数据中心算力-电力灵活性协同研究.pdf

适应新能源发电比例不断提高，以及用户侧电力需求响应逐步常态化的趋势，腾讯携手英特尔、中国电信，针对通过数据中心算力-电力协同进行需求响应进行了初步可行性研究。本研究提出通过判断计算任务在服务器上的算力-电力特征，在不影响业务运行的情况下，降低电力部件的实时冗余性、调整业务负载的并行规模和时间分布。研究对业务-算力-电力三者协同提供电力灵活性的多种策略进行了实际测试，在服务器集群运行不同π任务类型时，通过切换空载服务器功耗状态、利用服务器子部件资源消耗不均衡性、平移和伸缩实时性不敏感任务，改变负荷大小和时间分布，可达到节能降耗、对电网负荷削峰填谷等目的，可适用于各种规模、形式的数据中心、机房、集群和服务器。本研究表明，三种策略均可根据外部指令实现秒级对服务器功率的快速控制，为数据中心参与需求侧分钟级、秒级响应，或参与电力现货市场和电力辅助服务市场，提供了可行性依据和技术支持，显示数据中心的电力灵活性响应具备巨大的潜力以及广阔的应用前景。未来，推动其由研究走向数据中心算力-电力需求响应的成熟应用，既需要对更多部件、更复杂的部署情况进行深入实验，又需要形成自动化系统，联动业务-算力-电力三者的对应信息，同时更需要产业伙伴广泛协同，采用一套标准的测试方法标定业务负载在机型上的电力特性数据，开源共享，从而充分挖掘和发挥出数据中心算力侧的电力灵活性，助力构建新型电力系统。

背景

环境挑战日益严峻，其影响正受到全球高度关注。2022年4月4日，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)正式发布了第六次评估报告(AR6),并在第三工作组报告《气候变

化2022:减缓气候变化》中警示，在2100年前将全球升温控制在1.5℃以内(且不导致“过冲”)的机会窗口短暂且正在迅速关闭，全球减缓气候变化和适应的行动刻不容缓，任何延迟都将关上机会之窗，让人类的未来变得不再具有可持续性。同期，在中国气象局2022年8月3日发布的《中国气候变化蓝皮书(2022)》则显示?,2021年中国地表平均气温较常年值偏高097C,达1901年以来的最高值，升温速率高于同期全球平均水平，是全球气候变化的敏感区。

为有效应对严峻的环境挑战与经济社会高质量发展的内在压力，落实联合国2030年可持续发展议程，中国积极实施生态文明国家战略，发布“碳达峰”和“碳中和”目标，加快降低碳排放步伐，引导绿色技术创新。同时，持续推进产业结构和能源结构调整，努力兼顾经济发展和绿色转型，促进可持续发展。

在中国，电力行业碳排放量占全国碳排放总量的40%以上，同时用电增长作为刚性需求，是支撑经济转型升级和居民生活水平提高的重要保障，这使得电力成为未来10年能源增长的主体³,且在社会整体用能电气化的背景下新增需求巨大。电力行业的碳排放峰值及达峰速度直接决定着2030年前全国碳排放达峰目标能否实现。也正是因此，电力行业的减排成为中国整体实现“双碳”目标的重要抓手，也让需求侧(用户侧)的电力响应逐渐走向前台，并在数智技术的助力下，对节能降碳发挥日益重要的作用。

数智技术助力需求侧响应走向节能减碳的前台

大力发展风电、太阳能等可再生能源，支撑火电从基荷能源往灵活性能源的转变，驱动行业转型，是支持全社会加速脱碳的一个关键环节。但是，这类可再生能源供应存在明显的间歇性、随机性以及不可控特性，这给电网的长期发电容量和短期实时平衡都带来了巨大挑战。因此，调动用户侧灵活地深度参与系统平衡，对于以新能源为主体的新型电力系统建设具有重要支撑作用。

2021年底，中国国家能源局修订发布《电力并网运行管理规定》(国能发监管规(2021)60号)^、《电力辅助服务管理办法》(国能发监

管规(2021)61号),将电力系统参与主体由原来的传统发电厂单侧扩展为“源荷”两侧，特别是加入了“风光、新型储能、负荷侧可调节负荷”,同时也提出“谁提供，谁获利；谁受益、谁承担”原则，电力辅助服务费用由包括发电企业、电力用户在内的所有并网主体共同分摊。这不仅让用户侧的电力精准预测成为用能企业的责任，也激励着用能企业从单纯用电方转向电力灵活性的提供方，积极挖掘自身用电灵活调节能力。

然而，用户侧负载与人们生活、企业生产等直接相关且高度分散的特性，决定了对其控制需要从生产到电力的整体协同。同时，需求响应可调节资源类型复杂，数据统计分析工作量大，传统手段难以应对。大数据、人工智能、物联网等技术的应用与融合，给精细化进行用户负荷管理与响应带来了新契机，使得对需求侧负载进行有的放矢地实时调节成为可能，其在数据中心等领域的应用探索和推广也将为绿色可持续发展提供创新动力。

探索和推进数据中心电力灵活性实践

5G、人工智能等新技术的快速发展和应用，为各行各业高质量发展提供了强劲新动能，同时也让作为新型基础设施的数据中心规模不

断扩大，其能耗和社会用电占比都在持续增长，预计2025年中国数据中心耗电将占社会总用电量4%。因此，加速数据中心绿色转型也成为节能减排、促进可持续发展的重要途径。