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AI 时代最大瓶颈不是芯片,而是电!读懂国家算电协同大战略

AI 时代最大瓶颈不是芯片,而是电!读懂国家算电协同大战略
算电协同 "本质上是中国这几年围绕 AI、数据中心、新能源、电网提出的一套产业与能源政策"
随着AI时代的到来,其发展最大瓶颈早已不只是芯片,还有
  • 电不够
  • 电太贵
  • 电网调度困难
  • 数据中心耗能巨大
说到这里,可能会有疑问,“中国电不是特别便宜吗” ?
这其实是一个误解,中国居民用电确实很偏低,价格大约在0.53元/度(各地区均有所差异)。 
中国工业用电成本并非低廉,近十年均价大约在0.631/度,相比欧洲(€18.37 / 100 kWh,大致是1.5元/度)确实便宜,但是很多情况下中国工业用电甚至比美国部分州更贵。
Note:近十年中国工业/居民用电量和电价
那AI又有多耗电呢,以OpenAI + Microsoft 的 Stargate 计划为例
单园区可能达到 GW(吉瓦)级别用电,1 GW = 1000 MW
大致相当于一座中大型城市用电或是大型工业基地,而未来还将会有数百个AI园区准备落地,用电需求还难以估算。
补充说一下早期电力系统的交叉补贴政策,这是中国过去长期存在的模式,简单来说就是工商用户“多交电费”,去补贴居民用户“少交电费”。因为中国一贯的策略是“低居民生活成本“,居民用电长期被压低,但发电企业,电网公司同样需要赚钱,于是工商业就承受了更高电价。 直到现在问题愈发明显,工业(尤其是高能耗行业)觉得不公平,且不利于市场化,新能源时代调度也更加复杂,过去那种统一补贴体系开始不适应。

所以现在开始推动,哪里有便宜,稳定,绿色的电,哪里就发展大规模算力。 于是便有了算电协同

算和电分别是什么?

算=算力 Computing Power

主要包括了AI服务器,GPU集群,数据中心用于云服务,大模型,自动驾驶训练等,这些本质上都是在烧算力

电=电力系统

包含力火电,水电,光伏,风电,储能,特高压电网

那算电协同具体在做什么,简单来说就是让 算力基础设施(数据中心,智算中心)和电力系统从过去的“各干各的”,变成深度融合,双向赋能的新模式

主要有几个方向

1.东数西算

逻辑如下 东部AI需求大,互联网公司集中,土地,用电成本高昂,而西部发电量大,风光资源丰富,土地便宜,气候适宜。从而把大数据中心往西部搬迁,由东部产生数据,西部提供算力,来实行国家级大型资源调控

2.数据中心绑定新能源

算力中心要求7*24小时稳定供电,但电网有峰谷差,白天各领域用电需求旺盛,而新能源发电还是看天吃饭,导致供电不稳,当算力缺电时就需要高价购买火电

于是就有了以下操作

电支撑算:让算力用上更便宜、更绿的电

绿电直供 / 就近布局:把数据中心建在风电、光伏资源丰富的地区,直接用绿电供电,降低碳排放和用电成本;

峰谷电价套利:引导算力任务(比如离线训练、非实时计算)在电价低谷执行,高峰时段减少用电,降低电费支出;

多能互补保障:配套储能、备用电源,应对电网波动,保证算力不中断

算优化电:让电网用上算力的 “超级大脑”

算力负荷柔性调节:数据中心的服务器可以根据电网需求,动态调整负载,相当于一个巨大的 “可调负荷”,帮电网削峰填谷;

辅助电网调度:用 AI 算力优化新能源消纳、预测负荷波动、优化输配电效率,提升整个电力系统的稳定性;

余热回收利用:把数据中心的废热回收,给周边居民供暖,实现能源梯级利用。

3.源网荷储

近来能源领域非常火爆的词,这四个字分别代表发电,电网,用电负荷(数据中心),储能

源:以前水电火电为主,电网稳定好调节

而现在风电占比提升,但波动大,需靠其他环节配合

网:以往电从电厂单向运给用户,电网只负责传输

现在电网变成 “智能调度中心”,既要传输电,也要协调源、荷、储的动态变化

    荷:以前用户用多少就多少,电网只能跟着被动调整

    而现在用户变成 “可调负荷”,可以根据电网信号调整用电行为,也就是常说的 “需求响应“

    储:白天光伏发的电,用不完就存进储能;晚上没太阳了,储能再放电给用户用;用电低谷时存电,高峰时再放出来,缓解电网压力

    通俗讲一个例子:

    白天,太阳大、风电足(源):光伏和风机发了很多电,电网(网)用不完,就通知数据中心(荷):“现在电多又便宜,你多跑点离线任务!” 同时把多余的电存进储能(储)。

    晚上,没太阳了,风电也不稳:电网负荷高峰来了,电网通知储能放电,数据中心也暂停非关键任务,减少用电,把电留给居民和关键工业用户。

    这一连串的政策,都是在想怎么解决一个大问题———AI时代如何同时保证 算力增长 能源安全 电网稳定 双碳目标。而西部正成为未来的受益者,市场会把它看成,AI基础设施时代的重要国家战略方向。