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三重错位之下,算电协同重在因地制宜

作者 | 郭兴

全国首个城市级算电协同平台近日在江苏扬州投运,把算力需求与绿电供应、电价和碳排放信息联动,引导企业将可调节任务安排到绿电充足、成本更低的时段。与此同时,位于内蒙古乌兰察布的全国首个数据中心绿电直连源网荷储一体化项目已稳定运行超过一年。

扬州与乌兰察布关于算电协同的不同实践指向不同的协同逻辑。前者关注“调节负荷”,打造了政府主导的信息联动机制;后者突出“就地转化”,打通了绿电物理直供算力园区的路径。那么,是什么原因造成上述分野呢?

天然错位与现实约束

扬州绿电资源有限、算力负荷刚性,具备电网调度和市场化交易基础,因而选择信息联动,把可调节的算力任务引导到绿电充足、成本更低的时段。乌兰察布风光资源丰富且能就近可用、但外送通道有限、消纳压力较大,因而选择物理直供,把算力搬到绿电旁边。两地的路径选择,折射出算电协同落地面临的多重错位。放眼全国,这些错位主要体现在三个方面。

第一,东部算力需求与西部绿电资源天然错位。当前我国60%以上算力需求集中在东部,70%以上可再生能源分布在西部。破解这一错位有两条路径:一是把算力搬到西部,二是把绿电送到东部,但两条路径均有局限。其中,搬算力受制于制度空间。国家明确大型及超大型数据中心原则上应在规划布局范围内建设,而规划布局范围本身有限。绿电东送则受制于通道与损耗。特高压通道优先保障民生,留给算力项目的专属绿电配额有限。同时,新建通道规划建设周期长,短期难以匹配算力增长节奏。

第二,算力与电力存在显著的建设时序错位。数据中心建设快则半年到一年半,而配套电网工程动辄需要两到五年,“货到了、电没来”的局面并不少见。与此同时,算力设备数月即可交付,而变电站和电网接入的周期以年计,已采购的算力设备因供电缺位被迫滞留。更需强调的是,上述错配难以通过简单的“超前建设”自动消解:电网若提前预留大量容量,短期容易出现输变电资源利用率偏低的问题;若完全跟随算力项目节奏,则可能面临接入受限、无法按预期容量并网的两难。

第三,规划定位与运行特性错位。规划时多将算力视作可调资源,运行时算力实为高敏感刚性负荷,且无法按电网的需要灵活调节。算力作为特殊负荷,既对供电质量高度敏感,又存在同步启停对电网造成冲击的风险。国网冀北电力调控中心主任王宣元曾公开表示:“算力集群大量部署在新能源富集区域,源、荷两侧均为电力电子设备,放大了宽频振荡风险,某些地方已经出现算力中心诱发电网宽频振荡的实际案例。”换言之,规划时把算力当“资源”来调度,运行时算力却首先是需要被保障的“负荷”,这是算电协同必须直面的认知落差。

规划绑定和模块化预制

算电协同项目主要围绕大型新能源基地与国家算力枢纽规划布局,绿电与算力也多数采用物理直供方案,有效缓解了绿电就近消纳和数据中心电力成本压力。但物理直供并不能化解时序错位。围绕这一矛盾,企业探索正在深入。

山西秦能科技有限公司(以下简称“秦能科技”)近年来扎根大同,全力探索“算力基础设施垂直一体化”模式。目前,秦能科技已布局大规模绿电资源及储能能力,并就近部署到广灵、灵丘和天镇的超级能源综合体算力园区。据秦能科技战略发展负责人孙楚茜介绍,秦能科技打造的三大超级能源综合体算力园区,将能源供给、园区建设、算力装备与算力运营纳入同一系统统筹,并通过全栈EPC、预制化模块等创新方式实现了协同,在规划阶段就将源荷绑定。

孙楚茜指出,算力基础设施开发要紧密围绕终端用户。其中,TCO(全生命周期使用成本)是用户关注的核心指标。从成本结构看,IT设备成本在TCO中占比最高。因此,算力基础设施应围绕IT设备属性和特点迭代升级。“目前,秦能科技已在大同落地算电协同装备制造产业,相关产品包括预制化建筑模块、预制化电力模块等。这些产品在满足快速交付需求的同时,也满足了技术迭代下算力基础设施持续升级的需求。”孙楚茜说。

另据秦能科技透露,通过电力模块、暖通模块、建筑模块的工厂预制和现场拼装,园区从开工到算力设备进场的时间可压缩至传统模式的三分之一左右,装备制造先行示范园已具备支撑多个园区同步建设的年产能。这一路径表明时序错位在项目端可以缓解。当能源供给、园区建设、算力装备与算力运营被纳入同一系统统筹,并在规划阶段就将源荷绑定,后续建设便不必再面对“GPU到了、电没来”的被动局面。

绿电聚合与储算一体

在空间错配短期内难以根本改变的前提下,企业转而从电源侧聚合和负荷侧耦合入手,提升就地绿电的可用性与算力负荷的可调性。

电源侧,中国电力工程顾问集团(以下简称“中电工程”)设计的庆阳绿电聚合试点项目,便通过整合环县等地分散风光资源,依托电网统一调配和市场化交易,实现就近供给算力园区和富余电量上网外送。“这相当于在区域层面构建了一个可调度、可补位的绿电‘供给池’,承认了单一电源无法匹配数据中心刚性负荷的现实,转而以聚合换取稳定性。”中电工程相关负责人说。深入看,聚合的本质其实是用空间上的分散换取时间上的稳定,这与物理直供用专线绑定源荷的逻辑正好相反。

负荷侧,北京海博思创科技股份有限公司(以下简称“海博思创”)在包头开启储算一体探索。海博思创储算一体项目暨词元工厂,将储能与智算中心作为整体进行统筹设计、建设、运营。储能不仅能替代传统柴油发电机备电,还能作为绿电中转站,平抑波动、柔性调节,实现“算随电走、电随算调”,推动系统收益最大化。储能与算力中心统筹运营后,算力负荷从被动用电转为可调节资源。

值得一提的是,海博思创选择包头,除了资源禀赋层面的考量外,也与政府的大力支持密不可分。据海博思创董事长、首席执行官张剑辉介绍,该项目依托包头新型电力系统试点,得到了地方政府和蒙西电力公司支持,实现了业务模式的创新。谈及储算一体能否复制,张剑辉认为,规模化复制仍需持续探索,对项目所在地的风光资源、电网条件、算力需求的匹配度也有较高要求。也就是说,算电协同没有统一模板。看清本地资源禀赋,选择与之匹配的路径,才是复制的前提。