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eo封面 | 数据中心:立体式消费绿电

南方能源观察  · 公众号  · 能源  · 2024-09-25 17:26

主要观点总结

本文介绍了我国可再生能源产业的现状和发展趋势,特别是电解铝、数据中心等行业在绿色电力消费方面的进展和挑战。文章还详细阐述了数据中心提升绿电消费占比的方式,包括政策引导、技术进步和市场需求等多方面的因素。此外,本文还涉及绿电交易、源网荷储一体化项目等议题,呼吁更多政策和措施来推动绿色电力的发展和应用。

关键观点总结

关键观点1: 我国可再生能源产业高速发展,绿电供给提高引发业界关注

随着“双碳”目标的推进,我国可再生能源产业备受关注。绿电供给的提高成为业界焦点,特别是在电解铝、数据中心等高载能行业,清洁转型成为新的约束条件。

关键观点2: 政策引导数据中心提升绿电消费占比

国家相关部门已发布多项政策,引导数据中心提升绿电消费占比。例如,《行动计划》提出到2025年底,国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%的目标。

关键观点3: 数据中心绿电消费方式多种多样,包括分布式新能源供电、源网荷储一体化项目、绿电交易和购买绿证等

数据中心采用多种方式提高可再生能源消费占比,包括自建分布式新能源电源、参与绿电交易和购买绿证等。其中,源网荷储一体化项目是一种受欢迎的方式,可以通过优化能源调度更好地处理能源数据。

关键观点4: 绿电交易和PPA签署是数据中心未来的重要方向

受访者认为,物理直连和参与绿电交易是数据中心使用绿电的重要方式。PPA签署是未来的一个趋势,可以帮助数据中心获得可预期、量价稳定的长周期绿电供应。

关键观点5: 数据中心在提升绿电消费方面面临挑战

数据中心在提升绿电消费方面仍面临诸多挑战,包括数据聚集地区与新能源资源富足地区的错配、技术和管理上的复杂性等。此外,还需要政策和措施来推动绿色电力的发展和应用。


正文

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编者按

随着“双碳”目标的持续推进,我国可再生能源产业高速发展,备受世界瞩目。而绿电供给的充裕度不断提高,使得强制还是鼓励绿电消费,在继可再生能源强制配额与绿证政策“大讨论”后,再次成为业界关注的焦点。


以电解铝为代表的传统高载能行业在经历能源电力供给短缺和优惠电价支持后,开始面对新形势——清洁转型成为新的约束条件。在最新的可再生能源电力消纳责任权重考核规定中,电解铝成为首个被考核的用户行业。人工智能产业背后的“血液”——数据中心也是用电大户。数据中心的能源可持续、绿色供给正在成为人工智能等战略性新兴产业发展的基石,并将影响这些产业的国际竞争力。在中美竞争的大背景下,欧美国家与我国的绿色政策在外资、跨国企业领域“正面交汇”。


随着我国绿证政策的优化调整,企业对中国绿色政策制定的参与度提升。提高我国绿色政策的影响力和吸引力,用户已悄然成为其中不可或缺的一股力量。消费侧将以怎样的模式参与变革?供给侧与消费侧正在发生怎样的互动?本组封面稿件选取以上三个行业作为观察对象,以期从用户视角看我国的“绿色方案”。eo今日继续连载《南方能源观察》9月刊《用户×绿电=?》。

延伸阅读

eo封面 | 电解铝“变绿”


南方能源观察

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eo记者 韩晓彤
编辑 姜黎

审核 冯洁


2024年7月3日,国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局、国家数据局印发《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》(以下简称《行动计划》),提出到2025年底,国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%;鼓励有关地区探索开展数据中心绿电直供;鼓励数据中心通过参与绿电绿证交易等方式提高可再生能源利用率。


和电解铝一样,数据中心也是用电大户。据公开信息披露,2022年全年,全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时,约占全社会用电量的3%。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。


一方面,随着人工智能(AI)的爆发式发展,数据中心的能耗问题越来越受关注;另一方面,随着PUE(电能利用效率)优化空间不断缩小,使用绿电成为数据中心碳减排的关键一环。


迈向高占比绿电目标


在《行动计划》印发之前,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的《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》就提出过到2025年底国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%的目标。


据了解,到2030年实现100%可再生能源目标与碳中和目标已成为国内互联网科技数据企业“标配”。秦淮数据集团宣布,到2030年将实现中国运营范围内所有新一代超大规模数据中心100%采用可再生综合能源解决方案;腾讯宣布,不晚于2030年实现100%绿色电力供应;阿里巴巴承诺,不晚于2030年云计算实现范围1、范围2及范围3的碳中和。


2024年7月22日,国务院新闻办公室举行的“推动高质量发展”系列主题新闻发布会披露,截至2024年3月底,数据中心绿电占比超过全国平均水平,部分先进数据中心绿电使用率达到80%左右。


据阿里巴巴集团发布的《2024财年环境、社会和治理(ESG)报告》,阿里云自建数据中心的清洁电力使用比例从2023财年的53.9%提升到2024财年的56.0%。腾讯则在2024年1月宣布,绿电在腾讯自有数据中心年度用电量占比中已达到54%。


宏观层面,政策已为数据中心提升绿电占比指路。


2022年3月,我国“东数西算”工程正式全面启动。国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。


此举被业内认为将加强数据中心在西部的布局,方便就近消纳西部绿色能源,大幅提升绿色能源使用比例。


更早之前,2021年5月24日,国家发展改革委等部门发布《关于印发〈全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案〉的通知》(发改高技〔2021〕709号),提出原则上将大型和超大型数据中心布局到可再生能源等资源相对丰富的区域;推动数据中心充分利用风能、太阳能、潮汐能、生物质能等可再生能源;支持数据中心集群配套可再生能源电站;鼓励数据中心企业参与可再生能源市场交易。


《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》则提出,支持国家枢纽节点地区利用源网荷储等新型电力系统模式。


数据中心在提升绿电消费方面持续发力,方式也多种多样。


阿里巴巴持续自建分布式光伏,参与投资和建设新能源项目、源网荷储一体化项目。2023年,阿里巴巴分别在河北省保定市和张家口市参与投资及建设了装机容量为500兆瓦和200兆瓦的源网荷储一体化项目。


2023年,腾讯天津高新云数据中心、腾讯上海青浦数据中心等5个数据中心的光伏系统并网发电,新增可再生能源设施装机容量32.6兆瓦。截至2023年末,腾讯数据中心可再生能源设施总装机容量达52.2兆瓦,相比2022年增加了166.3%。


绿电交易方面,彭博新能源财经发布的《2023年中国企业绿电交易排行榜》显示,阿里巴巴集团以16.1亿千瓦时位列中国企业绿电交易买方披露或计划规模第一,腾讯位列第五。根据中国电力企业联合会、北京电力交易中心、广州电力交易中心、国家可再生能源信息管理中心联合发布的“2023年中国绿色电力(绿证)消费TOP100企业名录”,阿里巴巴集团排行第7,腾讯位列第21。据腾讯披露,2023年,腾讯共采购绿电约6亿千瓦时,相比2022年增加了79.6%。腾讯2024年的签约绿电采购量超过13亿千瓦时,是2023年的两倍。


多位受访者表示,2025年底国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%的目标不难实现,关键在于采用哪种方式性价比最高。


多种绿电消费方式


通常理解上,数据中心负荷曲线几乎为一条直线,和新能源发电随机、波动的出力曲线不匹配。


具体而言,传统数据中心夜间负荷比日间负荷稍低,但全天峰谷差在10%以内。值得注意的是,目前大量布局的智算集群数据中心,即以AI计算任务为主的数据中心比常规数据中心用电负荷波动性稍大,新能源出力更难与之匹配。


“从发用电曲线契合程度看,总体上与数据中心最为契合的是出力曲线为一条直线的核电,且常规核电站发电量大,可以覆盖数据中心用电。但通常来说,数据中心部署快,核电站建设周期长,速度上尚不能完全匹配。”阿里云相关负责人说。


更重要的是,核电是否应该被纳入绿电交易体系,业界对此尚有争论。据国家能源局官网2023年8月发布的《对十四届全国人大一次会议第7024号建议的答复》,考虑到国内外对核电核发绿证还有不同认识,暂不核发绿证。


腾讯绿色能源高级架构师熊伟表示,对数据中心来说,用电安全性和稳定性至关重要。多位受访者认为,额外性、可溯源性、就近性是其选用绿电时坚持的原则。


当前数据中心主要以直接和间接两种方式提高可再生能源消费占比,前者主要包括分布式新能源供电和源网荷储一体化项目,后者主要包括参与绿电交易和购买绿证。


● 分布式新能源供电
自建分布式新能源电源是多位受访者眼中最方便、直接的绿电使用方式。然而,这些分布式新能源的发电量相对数据中心的用电量来说,往往只是“杯水车薪”。


熊伟表示,数据中心建筑上的屋顶光伏不足以解决用电问题,主要起着充分利用闲置屋顶、填补空缺的作用。


阿里云相关负责人说,如果数据中心为多层水泥结构建筑,自建屋顶光伏的发电量或只能覆盖该数据中心用电量的千分之几。


还有一种为数据中心供电的方式是聚合分布式光伏。熊伟介绍,由于企业负责数据中心电力业务的人力有限,需要聚合商提供此类服务。但由于聚合分布式光伏有距离限制,分散式风电则需留足倒塔安全距离,聚合分布式资源的方式受到一定的空间限制。


● 源网荷储一体化项目

前述阿里云相关负责人介绍,常规风电和光伏日内出力波动较大,除核电外,海上风电和水电的日内发电曲线相对均匀,与数据中心的用电曲线较为契合。虽然水电出力季节性波动明显,但理论上可以用海上风电配合水电以及一定量的火电“组合”保障数据中心用电。


多位受访者认为,为适应风电、光伏的波动性,数据中心应积极投入源网荷储一体化项目。通过源网荷储一体化项目,数据中心白天使用光伏,晚上使用风电,再搭配一定储能,基本可以覆盖全部用电。数据中心还可以将人工智能和机器学习融入源网荷储一体化项目,优化能源调度,更好地处理能源数据。


然而,源网荷储一体化项目尚缺乏完善的价格机制。


多位受访者认为,源网荷储一体化项目需要大电网作为备用,如果不缴纳输配电费,对电网企业有失公平,但如果全额缴纳输配电费,对数据中心也有失公平。


他们期盼未来出台“中间方案”,根据具体项目的不同特点制订不同方案。至于缴纳多少输配电费、备用容量费,国家层面需出台相关测算标准,让数据中心和电网企业都不“委屈”。


● 绿电交易(含PPA)
物理直连之外,参与“证电合一”的省内、跨省跨区绿电交易也是数据中心使用绿电的重要方式。


多位受访者介绍,由于跨省跨区交易相对灵活,能够突破地域限制,跨省跨区绿电交易是未来数据中心主要的绿电来源形式之一。


但由于送受端省内市场与跨省跨区市场的衔接机制尚待完善,涉及送受端省区的送电协议计划或交易合同、非水电可再生能源电力消纳权重完成情况以及物理通道要求等复杂因素,目前跨省交易本质上还是按照“网对网”的方式在进行。个别省区“惜售”,在东部沿海等本地绿电供应有限的地区,用户有时会遇到买不到绿电或不得不高价买绿电的情况。


因此,受访者呼吁,未来可以通过签署更多绿色电力采购协议(Power Purchase Agreement, 以下简称“PPA”),提前锁定量价,减少绿电供给的不确定性。







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