近年來,“數據中心+綠電”正在成為當前應對AI算力發展能耗瓶頸的最佳路徑。在國家頂層戰略,特別是“雙碳”目標與“東數西算”工程,為“數據中心+綠電”的協同發展提供了強勁的政策驅動力。在此背景下,數據中心和智算中心作為高耗能產業,其綠色轉型已成為必然趨勢。市場對人工智能(AI)和大數據等高算力應用的需求激增,進一步加速了這一進程。
近年來,中國數據中心和智算中心在應用綠色電力方面探索并實踐了多種合作模式。這些模式各有側重,適應不同區域特點、企業規模和戰略需求,共同構成了當前“數據中心+綠電”協同發展的主要模式。
模式一
綠色電力直接采購與交易(市場化交易,PPA)
綠色電力直接采購與交易,是指數據中心作為用電企業,通過電力市場化交易機制或與可再生能源發電企業簽訂長期購電協議(Power Purchase Agreement, PPA),直接購買風電、光伏等綠色電力。這種模式通常伴隨相應的綠色電力消費憑證,是企業實現碳減排和低碳發展的重要途徑。
優勢:對于簽訂長期PPA的模式而言,可以鎖定未來較長時間內的綠電價格,規避市場波動風險,保障綠色電力的穩定供應。同時,直接采購模式有助于清晰追溯綠色電力的來源,增強環境效益聲明的可信度,并直接支持可再生能源項目的發展。
挑戰:綠電市場尚處于發展初期,部分地區市場機制有待完善,可能存在價格波動較大、跨省跨區交易壁壘較高、交易品種和靈活性不足等問題。此外,可再生能源發電的間歇性和不穩定性,對數據中心電力供應的實時匹配也提出了較高要求。
實踐:早在2021年全國綠色電力交易市場正式啟動之際,數據中心相關企業便作為重要的參與者和購買者占有一席之地。阿里巴巴、騰訊、秦淮數據、萬國數據等頭部企業均已開展大規模的綠電采購,采購量達到“億千瓦時”級別。例如,2022年阿里巴巴綠電交易量達8.6億千瓦時,騰訊達5.04億千瓦時。阿里巴巴張北數據中心通過參與冀北可再生能源電力交易“四方協作”機制,直接向風電企業購買可再生能源,使用比例一度超過50%。
這種模式的推廣與深化,高度依賴于電力市場改革的持續推進和跨省區電力交易機制的不斷完善。對于大型數據中心運營商而言,通過積極參與市場交易和簽訂長期PPA,是獲取大規模、可追溯綠色電力的主流選擇。
模式二
分布式新能源自建自用(屋頂光伏、就近風電)
分布式新能源自建自用模式,是指數據中心運營商投資建設并運營主要位于其設施內部或周邊的可再生能源發電項目,如在數據中心園區屋頂鋪設光伏板,或在鄰近區域建設小型風力發電設施,所發電量優先供數據中心自身使用。
優勢:企業對綠色電力供應擁有更強的自主權和控制力,可以有效降低對外部電網的依賴,并在一定程度上對沖電價上漲風險。自建模式通常具有較高的“額外性”,即直接促成了新的可再生能源裝機容量的增加。長期來看,度電成本可能更具競爭力。
挑戰:初始投資成本較高,需要企業具備一定的資金實力。項目建設受到場地資源(如屋頂面積、周邊土地)的限制。可再生能源發電的間歇性問題依然存在,通常需要配備儲能系統或依賴電網作為備用,以保障數據中心供電的可靠性。此外,項目的開發、建設和運維也需要相應的專業技術能力。
實踐:秦淮數據集團在其大同數據中心園區建設了金屬屋面太陽能光伏發電廠。騰訊公司在其中國各地的數據中心屋頂大規模安裝光伏板,致力于將數據中心從單純的用電大戶轉變為具備發電能力的節點。其天津高新云數據中心部署的分布式新能源微電網項目,總裝機容量達10.54兆瓦,年產綠電量約1200萬度。世紀互聯也在廣東數據中心園區安裝了光伏及儲能系統。
對于擁有大規模園區、具備充足屋頂或周邊土地資源,且有長期綠色發展戰略的數據中心運營商而言,分布式自建模式是一種頗具吸引力的選擇。它代表了能源利用方式從單純購買向自主生產的轉變,是“數據中心+綠電”深度融合的體現。
模式三
源網荷儲一體化(SNLS)模式
源網荷儲一體化(Source-Network-Load-Storage Integration, SNLS)是一種更為系統和綜合的綠色能源解決方案。它強調在區域能源系統中,將可再生能源發電(源)、電網輸送(網)、數據中心等用戶負荷(荷)以及儲能系統(儲)進行統一規劃、協同優化和一體化運營。
優勢:能夠最大限度地促進可再生能源的本地消納,提高能源利用效率。通過儲能系統的配置和智能調度,可以有效平抑新能源發電的波動性,提升數據中心供電的可靠性和電網友好性。SNLS項目還有潛力參與電力市場輔助服務,創造額外價值。
挑戰:SNLS項目規劃設計復雜,涉及多方主體的協調與利益平衡。對儲能技術、智能電網技術、能量管理系統等有較高要求,初始投資規模通常較大。其成功實施有賴于成熟的電力市場機制和靈活的調度體系。
實踐:秦淮數據集團積極推進“源網荷儲一體化”項目,在河北張家口懷來縣的示范項目中,新能源電站年發電量與數據中心年用電量基本匹配,約60億千瓦時,并計劃配置儲能設備以進一步匹配供需曲線 。該公司還在山西大同等地簽約了總計3.9GW的源網荷儲一體化項目 。中國能建在甘肅慶陽投建的大數據中心產業園,也是一個“數能融合”的源網荷儲示范項目,總投資42億元,算力規模達26000P。此外,呼和浩特和林格爾新區也在加速規劃風光新能源項目,配套相應的電網、儲能等設施,實現新增用電負荷“綠電替代”,打造“源、網、荷、儲”高度融合的綠電消納示范基地。
SNLS模式代表了“數據中心+綠電”領域最高階的協同形態,它不僅僅是簡單的電力供應,更是構建區域性的智慧能源生態系統。在可再生能源占比持續提升的背景下,SNLS因其系統優化和提升消納能力的潛力,正受到越來越多地方政府和大型能源及數據中心企業的重視。
模式四
綠色電力證書(綠證)采購
綠色電力證書(Renewable Energy Certificate, REC),簡稱“綠證”,是對可再生能源發電量的認證,代表了綠色電力的環境屬性。數據中心可以通過購買綠證來聲明其使用了相應數量的綠色電力。這種模式通常是“證電分離”的,即綠證的交易獨立于物理電力的輸送。
優勢:綠證采購流程相對簡便,不受電力物理傳輸條件的限制,企業可以靈活購買以滿足其綠色電力消費聲明的需求。對于短期內難以通過直接采購或自建方式獲取足量綠電的企業,綠證提供了一種便捷的過渡性或補充性選擇。
挑戰:綠證的環境效益和“額外性”(即是否直接促進了新的可再生能源項目投資)在業內存在一定爭議。部分觀點認為,與“證電合一”的綠電交易相比,單純購買綠證對推動可再生能源發展的實際貢獻可能較小 。此外,綠證市場的成熟度和價格發現機制仍在發展過程中。
實踐:國家政策層面一直在推動綠證交易市場的發展和完善,將其作為提升綠電消費水平的重要手段之一。葉睿琪(行業專家)建議,短期內可將“證電分離”的綠證交易作為過渡手段,但從長遠看,實現碳中和更依賴于“證電合一”的綠電交易,以促進綠電生產與消費的實時平衡 。
盡管存在一些討論,綠證作為一種市場化的環境權益工具,在當前階段仍然為數據中心等用能企業提供了一種實現綠色聲明的途徑。隨著市場機制的不斷完善,其在激勵可再生能源發展中的作用有望進一步增強。
模式五
混合及創新模式(如“電算一體化”)
除了上述幾種主流模式外,一些企業還在探索更為深度融合的混合及創新模式,其中
“電算一體化”是備受關注的新興方向。這種模式強調電力基礎設施與算力基礎設施在規劃、建設、運營等多個層面的深度協同和一體化發展,可能融合了SNLS、新能源項目與數據中心一體化開發、能源服務與算力服務捆綁等多種元素。
優勢:“電算一體化”有望實現能源流與信息流的極致優化,最大限度降低綜合成本,提升整體運營效率和綠色化水平。通過垂直整合或戰略聯盟,可以打通能源生產、傳輸、存儲、消費與算力服務之間的壁壘,催生新的商業模式和價值鏈。
挑戰:這種深度融合模式對企業的跨界整合能力、技術創新能力和資本運作能力都提出了極高要求。它需要突破傳統的行業界限,可能面臨現有監管框架和市場機制的制約,需要長期的戰略投入和精心的生態構建。
實踐:山高控股集團的戰略轉型是“電算一體化”的典型代表。該公司依托其在新能源領域的布局(如控股山高新能源,發展風電、光伏等)和在算力領域的投資(如入股世紀互聯),明確提出推動新能源與算力兩大賽道的協同聯動。其與華為技術有限公司簽署戰略合作協議,共同打造“綠色算力+清潔能源”雙輪驅動的新發展模式,旨在實現發電、消納、算力應用的垂直整合,構建未來產業生態。這不僅是簡單的財務投資,更是對能源與數字經濟融合浪潮中主導地位的前瞻性探索。
“電算一體化”代表了“數據中心+綠電”協同發展的高級階段和未來趨勢。它預示著能源系統與數字基礎設施不再是簡單的供需關系,而是相互依存、共同進化的有機整體。這種模式的探索和成功,將對整個數字經濟的綠色可持續發展產生深遠影響。