最近，《2024数字中国万里行暨算力经济中国行考察报告》出版，我们将对报告内容开启连载模式。
PART IV 产业联动 第六章 算力能源协同，主要探讨了以下话题：
绿色节能创新实践
大模型助力算电协同创新
绿电应用探索实践
绿电供给实践
第六章 算力能源协同
AI需要庞大的算力，也需要大量的能源。如何保证算力能够高效且大规模运行，一靠高性能芯片，二靠电力。数据中心的本质就是把能源转化为算力，把瓦特转为比特，夯实数字经济发展的基石。
据Digital Information World报道，数据中心为训练AI模型产生的能耗将是常规云工作的三倍。预计到2030年，美国数据中心的电力需求将以每年约10%的速度增长。来自生态环境部的数据显示，预计到2025年，全国数据中心用电量占全社会用电量的比重将提升至5%，到2030年全国数据中心耗电量将接近4000亿千瓦时。
2023年12月，国家发展改革委、国家数据局、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》提出重点推进五个“一体化”，其中之一就是“算力与绿色电力一体化融合”，并提出到2025年底，算力电力双向协同机制初步形成，国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%。
不难看出，算力与电力需要形成相互支撑的发展态势，形成新质生产力的重要推动力。数字中国万里行考察团队发现，在产业转型的关键时期，新型基础设施发挥着加速转型、促进创新、激活经济的核心作用。一方面，数据中心领域正引入更先进、更节能的新兴技术，不断提升能源使用效率，提供更绿色的算力，通过自身的绿色低碳，为其他行业的智能化转型赋能，促进全社会降碳。我们可以看到，算力正在促进电力行业的数字化和智能化发展。比如中国电子云与华电电科院、华电南自华盾公司合作开发的国内首个行业级自主可控燃机智慧运维云平台，其正式上线推动了燃气发电行业的数字化、智能化发展，不仅助力传统电厂向智慧电厂升级，还支持了新产业、新模式、新业态的创新发展。
另一方面，传统的电力供给方式和成本已经无法适应绿色算力的要求，基于新能源的绿色电力早已大势所趋。来自国家能源局的数据显示，2023年全国新增风电并网装机容量为7590万千瓦，同比增长102%。截至2023年底，全国累计光伏发电装机容量约为6.1亿千瓦，同比增长55.2%。该增长率显示了光伏发电在中国的快速发展和广泛应用。
一.绿色节能创新实践
对于超大规模的数据中心集群来说，伴随着算力升级带来的高功率密度，园区级别的能源优化就变得尤为重要。数字中国万里行考察团队实地看到，像合盈数据（怀来）科技产业园、UCloud乌兰察布数据中心，以及商汤上海临港AI计算中心，它们在节能、节水、热回收、减碳等方面都有创新性的实践。
合盈数据目前以间接蒸发冷却技术为主，包括高效UPS节能运行模式、高效气流组织方案、照明系统节能等举措，通过“组合拳”的方式实现最优节能组合方案。除了引入先进节能技术之外，合盈数据还从园区级的节能方案入手，通过构建多能互补综合能源管理体系，在数据中心冷冻站内设置水源热泵型热回收系统，向周边生活区域及农业设施提供全年稳定的生产热源，同时冷冻水回水温度下降，可持续为IT设备冷却。
除了节能方面的领先实践，合盈数据在园区还规划部署了污水收集系统，每当下雨的时候就可以回收雨水，由此实现海绵调蓄能力。按照规划，怀来园区1000亩地块年雨水收集与处理可达8960吨，污水回收和再生率达到85.45%。
在绿色能源应用方面，合盈数据借助自主研发的能碳管理系统，可以全生命周期实时跟踪并核算数据中心系统、建筑系统、交通系统、基础设施系统、废弃物处理系统以及能源系统等各碳排放源，识别并分析全生命周期能源消耗的瓶颈和浪费点，不断改进能源使用效率，降低能源消耗。同时，合盈数据也融合了绿色能源产业生态的力量，多维度推进绿色能源相关的技术创新、应用落地、产业合作。
值得关注的是，在一些大型数据中心园区，热回收作为一种新型节能方案已得到了成功实践。数字中国万里行考察团队先后参观了位于内蒙古的UCloud乌兰察布数据中心、位于上海的UCloud青浦数据中心，可谓东西呼应，是“东推西训”、“东数西存”、“东数西算”的最佳实践。在乌兰察布，UCloud按照国际A级数据中心标准自建的“西部”数据中心，坐落于国家算力网络枢纽节点内蒙古枢纽集宁片区的大数据产业园内，与北京直线距离300公里，三路入京链路时延低至4.2ms。UCloud乌兰察布数据中心的清洁能源使用率达到50%，这正符合国家节能减排的“双碳”战略。
UCloud乌兰察布数据中心园区内的110KV变电站
在机房内部，UCloud乌兰察布数据中心采用的是房间内水平弥散送风、上回风的气流组织形式，对热通道实施封闭处理，配合温度检测和气流调节措施，保证各类设备均衡冷却，无局部热点。冷/热通道的设计温度为25/37摄氏度，是比较理想的应用温度，而设备运行产生的热水也可以回收用于办公空间冬季采暖，节能效果显著。
名为“启蛰”的数据中心余热回收利用技术，是UCloud践行“双碳”政策而构建的创新解决方案。其创造性地提出“集散分离、远近两宜”的余热回收利用理念：利用集中式余热回收方案来实现热量的远距离输送和利用；分布式余热回收方案来实现热量的就近利用。两种方案相辅相成，即保证了余热利用效率，又提高了部署的灵活性和适用性，具有极高的推广应用前景和价值。
•集中式余热回收方案是建设独立的热回收站，引入制冷系统的冷水作为热源，利用水源热泵螺杆机制取高温热水，输送到需要采暖的建筑空间，然后通过空调末端实现供热。UCloud乌兰察布数据中心的集中式余热回收系统已经为2栋综合办公楼提供了冬季采暖。
•分布式余热回收利用方案是在IT模块的空调间部署水源多联机作为余热利用的主体，水源多联机与精密空调并联，共用一套水输配系统，为周边空间提供冷量和热量。UCloud乌兰察布数据中心的分布式余热回收系统，为数据中心楼内的电池室、柴发机房、高配间、水泵房、办公室等低发热空间，提供了冬季采暖。
在上海，UCloud青浦数据中心考虑到土地、电力资源紧张，而水资源相对充足的特点，选择了间接蒸发冷却方案以提升制冷效率。与传统的间接蒸发冷却方案不同的是，UCloud青浦数据中心重构了间接蒸发冷却流程，自主研发了名为“白露”的间接蒸发冷却技术。其利用室外空气的不饱和性，在新风进口增设表冷器，循环喷淋水先流经表冷器，然后通过喷淋装置均匀流入间接蒸发风风换热器的湿通道；新风在表冷器处等湿降温，然后在湿通道内与喷淋水混合，等焓降温；新风和循环喷淋水相互促进降温，不断迭代，最终稳定至室外露点温度；机房回风流过间接蒸发风风换热器的干通道，冷却后送入数据机房。该技术使得数据中心送风极限由室外湿球温度调整为室外露点温度，湿球效率从主流产品的70%提升至100%以上。制冷效率提高10%到25%，减少机械补冷能耗，可以大幅降低数据中心PUE和整体运行TCO。
UCloud青浦数据中心部署应用的“白露”间接蒸发机组共计60台，助力数据中心实现了1.26的超低PUE值。以1000台30A机柜的规模计算，每年可比常规机组节约电费130万元以上。
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