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數(shù)據(jù)中心行業(yè)在能源轉(zhuǎn)型中將發(fā)揮重要作用

2020年07月27日 11:27 | 來源:新華網(wǎng)
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近十多年,我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長。2019年數(shù)字經(jīng)濟(jì)對GDP增長的貢獻(xiàn)率達(dá)到67.7%,成為驅(qū)動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)增長的核心力量。數(shù)據(jù)中心是集中儲(chǔ)存和處理數(shù)據(jù)的設(shè)施,是科技創(chuàng)新與技術(shù)應(yīng)用的實(shí)體,是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石。網(wǎng)民數(shù)量與移動(dòng)流量的迅猛增長,大數(shù)據(jù)與人工智能對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的巨大需求,共同推動(dòng)了我國數(shù)據(jù)中心規(guī)?;鲩L。數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷巨大,部分用電負(fù)荷具有時(shí)間和空間上的可控性。充分利用數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷特性,使數(shù)據(jù)中心從“黑色”能源的消費(fèi)者,轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬G色”可再生能源的產(chǎn)消者和驅(qū)動(dòng)者大有可為。

數(shù)據(jù)中心數(shù)量與機(jī)架數(shù)量劇增,電力需求增長迅猛。截至2018年底,我國數(shù)據(jù)中心總量已超過40萬個(gè),大型及以上數(shù)據(jù)中心的總機(jī)架數(shù)達(dá)204萬個(gè)。預(yù)計(jì)2020年和2025年,大型及以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量將分別達(dá)到498萬和802萬個(gè)。數(shù)據(jù)中心數(shù)量及機(jī)架數(shù)量的大幅增加,將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心電力需求不斷增長。2018年我國數(shù)據(jù)中心用電總量為1,609億千瓦時(shí),占全社會(huì)總用電量的2.35%。預(yù)計(jì)2020年用電總量將達(dá)2,023億千瓦時(shí),占全社會(huì)用電總量的2.7%;2030年將突破4,000億千瓦時(shí),占全社會(huì)用電總量的3.7%。

今年以來,突如其來的新冠肺炎疫情,使數(shù)字技術(shù)、數(shù)字產(chǎn)業(yè)和數(shù)字服務(wù)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行中的重要作用更加突出??焖侔l(fā)展的數(shù)字經(jīng)濟(jì)在很大程度上對沖了新冠疫情的負(fù)面影響。分析表明,后疫情時(shí)代,人們的生產(chǎn)生活方式將發(fā)生深刻變化。數(shù)據(jù)中心建設(shè)既是已經(jīng)啟動(dòng)的大規(guī)?!靶禄ā庇?jì)劃的重要內(nèi)容,也將成為經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要支撐??梢灶A(yù)見,數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將遠(yuǎn)超原有的預(yù)測水平,數(shù)據(jù)中心能耗將爆發(fā)性增長。

數(shù)據(jù)中心應(yīng)加大清潔低碳用電步伐,引領(lǐng)能源轉(zhuǎn)型。數(shù)據(jù)中心在使用電能的過程中,會(huì)產(chǎn)生大量污染物排放。2011年以來,國際互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)通過投資建設(shè)可再生能源發(fā)電站、從可再生能源發(fā)電企業(yè)直接購電等方式,正逐步向“100%可再生能源(使用)目標(biāo)”邁進(jìn)。我國互聯(lián)網(wǎng)科技已處于世界領(lǐng)先地,但是該行業(yè)尚未形成大規(guī)模利用可再生能源電力的趨勢。2018年可再生能源電力在我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)用電占比為23%,低于全社會(huì)26.5%可再生能源用電水平。我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)改變用能方式,加快清潔低碳用電步伐,應(yīng)成為能源密集型行業(yè)能源轉(zhuǎn)型的典范。

由于我國分布式能源、微電網(wǎng)、局域電網(wǎng)接入大電網(wǎng)還存在諸多困難,加之我國電力市場建設(shè)滯后以及“綠色電力”交易剛剛起步,數(shù)據(jù)中心缺乏采購可再生能源的制度安排和商業(yè)渠道,因此,國際機(jī)構(gòu)在估計(jì)我國數(shù)據(jù)中心的污染物排放時(shí)往往認(rèn)定其主要使用了燃煤火電。據(jù)此測算,2018年我國數(shù)據(jù)中心火電使用量約為1,171.81億千瓦時(shí),帶來了4,687噸煙塵,23,436噸二氧化硫,22,264噸氮氧化物以及9,855萬噸二氧化碳等污染物排放。

數(shù)據(jù)中心部分電力負(fù)荷的時(shí)空可控性,有利于促進(jìn)可再生能源消納。數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載具有時(shí)間上的靈活性。數(shù)據(jù)中心處理的信息數(shù)據(jù),取決于用戶的網(wǎng)絡(luò)使用行為,具有較大的隨機(jī)性和不確定性。但是,數(shù)據(jù)中心中的批處理數(shù)據(jù)只要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)處理完畢即可,非實(shí)時(shí)任務(wù)可以適當(dāng)轉(zhuǎn)移或者延遲處理。換言之,數(shù)據(jù)中心這些工作負(fù)載在時(shí)間上具有靈活性。與此同時(shí),數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載還具有空間上的靈活性。同一云服務(wù)提供商,可在多地?fù)碛袛?shù)據(jù)中心,各數(shù)據(jù)中心之間通過光纖等傳輸設(shè)備,實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)和工作負(fù)載轉(zhuǎn)移。數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載在時(shí)間和空間上的靈活性,反映在其用電特性方面就是電力負(fù)荷的時(shí)空可控性。從這種意義上講,數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)電力調(diào)度中心的需要,主動(dòng)進(jìn)行需求響應(yīng),乃至發(fā)揮“虛擬電廠”的功效。

數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的時(shí)空可控性,為其促進(jìn)我國西部風(fēng)(光)電等間歇性可再生能源消納提供了重要條件。在我國,集中式風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源多分布在西部,而互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等產(chǎn)業(yè)多分布在東部。數(shù)據(jù)中心在時(shí)間維度上轉(zhuǎn)移負(fù)載,可以為電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、調(diào)頻等服務(wù)等輔助服務(wù);在空間維度上優(yōu)化調(diào)控負(fù)荷,可以推進(jìn)數(shù)據(jù)算力跨區(qū)域流通,實(shí)現(xiàn)“東數(shù)西算”,從而增加“西電東送”通道的可再生能源輸送能力。例如,如果對東部一個(gè)30兆瓦的數(shù)據(jù)中心的電力負(fù)荷進(jìn)行時(shí)空調(diào)控,將其三分之一的批處理負(fù)載轉(zhuǎn)移至西部數(shù)據(jù)中心處理,就可以在西部地區(qū)可再生能源富余時(shí)段為其騰出的10兆瓦“西電東送”通道容量。

強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì),營造良好政策氛圍。一要提高認(rèn)識。能源轉(zhuǎn)型是黨的十九大加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國重大方略的具體要求,是履行《巴黎協(xié)定》中我國碳減排承諾的重要途徑。數(shù)據(jù)中心巨大能耗問題應(yīng)引起高度關(guān)注,應(yīng)提高對數(shù)據(jù)中心與能源轉(zhuǎn)型關(guān)系的認(rèn)識。好的制度設(shè)計(jì)可以使數(shù)據(jù)中心這一耗能大戶由能源轉(zhuǎn)型的威脅者,變?yōu)槟茉崔D(zhuǎn)型的推動(dòng)者。二要堅(jiān)持問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向,盡快建立有利于數(shù)據(jù)中心發(fā)揮作用的電力市場機(jī)制。應(yīng)擴(kuò)大可再生能源市場化交易機(jī)制試點(diǎn),將數(shù)據(jù)中心納入其中;應(yīng)深入探討數(shù)據(jù)中心參與電力市場輔助服務(wù)、跨省區(qū)能源優(yōu)化和現(xiàn)貨交易等理論問題和市場規(guī)則問題;著手開展數(shù)據(jù)中心有效融入電力市場的示范應(yīng)用工作。三要有效發(fā)揮政府作用。應(yīng)將數(shù)據(jù)中心可再生能源使用與能耗總量和強(qiáng)度“雙控”目標(biāo)掛鉤;應(yīng)加強(qiáng)分布式能源、微電網(wǎng)、局域電網(wǎng)接入大電網(wǎng)的專項(xiàng)監(jiān)管?!咀髡邽槿A北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 張素芳(教授 博士生導(dǎo)師);華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 王鵬(教授 博士生導(dǎo)師)】

編輯:付振強(qiáng)

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