封面報道 | 算力擴張重塑用電版圖

在人工智能與數字經濟浪潮推動下，算力正在成為繼土地、能源之后的新型關鍵基礎設施。今年全國兩會期間，“算電協同”首次被寫入政府工作報告，提出建設超大規模智算集群、強化算力與電力系統的協同調度，這一表述標志著算力問題已經從單純的數字技術議題，進入能源與基礎設施重構的宏觀視野。

過去幾年，中國算力規模快速增長，大模型訓練與智算中心建設帶來了前所未有的電力需求。越來越多的產業共識認為，“算力的盡頭是電力”，算力布局、數據中心選址乃至區域產業結構，都開始受到電力成本與能源結構的深刻影響。

在這一背景下，算力擴張不僅是數字經濟的基礎設施升級，也正在重塑電力系統的負荷結構與空間布局。從西部新能源基地承接算力，到電網調度與算力調度逐步融合，新的“算電一體化”格局正在形成。本刊推出此文，試圖從電力視角觀察這一變化：當算力成為高載能產業，新一輪用電版圖的重構，或許已經悄然開始。

文/康寧 白翠粉 何曉紅

作者供職于中國華電集團有限公司戰略發展研究中心

算力增長與新能源消納疊加，算電協同從“選項”變為“必答題”。

算力基礎設施具有供電要求高、用能成本敏感、綠色供能迫切、負荷特點鮮明等特點，是電力系統的重要負荷。近年來，全球數字經濟蓬勃發展，特別是生成式人工智能爆發式增長，算力能耗需求持續攀升。

據統計，2021—2024年間全球算力規模年均增長達20%，2024年全球數據中心用電量4150億千瓦時，占總用電量的1.5%，2017年以來年均增長12%，是總用電量增長速度的5倍。

我國于2022年全面啟動建設提出實施“東數西算”工程，在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、貴州、內蒙古、甘肅、寧夏8個地區布局國家算力樞紐節點，算力建設進入快車道。

截至2024年底，我國算力總規模達280EFLOPS（每秒浮點運算次數，FP32），僅次于美國居全球第二位，是“十三五”末的2.1倍，其中“東數西算”樞紐節點算力總規模占比70%以上。2024年全國數據中心總耗電1660億千瓦時，占全社會用電量的1.68%，近五年年均增速接近20%，高于6.4%的全社會用電量增速。

01

算力推動用電量激增

當前，以大模型為代表的人工智能正在快速發展，模型訓練所需數據量和參數規模均呈指數級增長，直接導致算力能耗大幅上升。以GPT系列模型為例，GPT-3單次訓練耗電量為128.7萬千瓦時，而參數規模約為其10倍的GPT-4訓練耗電量高達2400萬千瓦時，推理階段按每天響應約1.95億個需求、每個請求耗電2.9瓦時計，每天耗電約56萬千瓦時。業界普遍流傳“AI的盡頭是電力”這一觀點，反映出了人工智能的高速發展將給能源電力供應帶來新的挑戰。

從普遍意義上看，算力中心年用電量主要受算力規模、負載率、單位算力年用電量、電能利用效率等因素的影響，表示為：

年用電量=算力規模×負載率×單位算力年用電量×電能利用效率

其中，算力規模表示算力每秒浮點運算總次數，與算力能耗近似呈線性關系，2024年我國算力總規模為280EFLOPS。負載率表示實際運行算力與總算力規模的比值，受限于商業模式不健全、算力質量參差不齊等影響，我國算力整體負載率偏低，2024年僅為約30%。

單位算力年用電量表示在實際任務下單位算力每年的耗電量，受芯片架構、算法、任務類型、計算精度等多因素影響。電能利用效率（PUE）表示算力中心總耗電量與IT設備耗電量之比，反映了冷卻、備用電源等算力輔助系統的耗能水平，2024年全國平均電能利用效率為1.46。

總體來看，算力規模和單位算力年用電量是決定算力能耗的基礎性因素，負載率和電能利用效率是算力能耗的調節性因素。此外，算力系統調度情況對于上述各關鍵因素水平也具有重要影響，科學合理調度算力負荷能夠有效提升負載率，降低單位算力用電量和輔助系統能耗，從而提升算力中心整體算效。

對2030年各影響因素趨勢進行研判，算力規模、負載率、單位算力年用電量、電能利用效率水平均將穩步改善。算力規模方面。以AI領域為例，全球AI算力需求目前正在以每3~4個月翻一番的速度增長，“十五五”期間在技術創新與AI深度賦能驅動下，算力規模預計迎來指數級提升，2030年算力規模可達2024年的10倍。負載率方面。隨著全國一體化算力網的建設，未來算力布局將更加科學合理，逐步形成全國算力資源“一本賬”統籌管理，有效提升負載率。

綜合多方面因素評估，預計到2030年，我國算力平均負載率提升至50%~60%。單位算力年用電量、電能利用效率方面。隨著硬件性能、系統調度水平、輔助系統節能技術的提升，單位算力年用電量、電能利用效率等關鍵指標水平將穩步改善，預計2030年電能利用效率平均水平降至1.2~1.3，接近《互聯網數據中心(IDC)技術和分級要求》（GB/T43331—2023）規定的最高能效等級水平。

在各影響因素下，未來趨勢的不確定性以及統計采用精度類型存在差異，目前中國信通院、國網能源院等主流機構對我國2030年算力用電量規模做了預測。其中，前者預測最低值為4000億千瓦時，后者預測則高達10500億千瓦時。按照中電聯預測的2030年全社會用電量13萬億千瓦時計算，算力用電量增量將超過全社會用電量增量的10%甚至更多。

根據“2025年國家樞紐節點新建數據中心綠色電力消費比例80%”的可再生能源電力消納責任權重要求，若以此標準計算新增算力用電需求，并基于2024年風電光伏年均利用小時數進行測算，為滿足相關綠電比例，預計帶動風電光伏新增裝機容量3億千瓦以上。

02

算力中心的供電模式

在“雙碳”目標背景下，毫無疑問，綠電是算力中心未來供電的首選。

當前，綠電供應主要有綠電綠證交易、綠電直連（并網型）、綠電直連（離網型）三種模式。其中，綠電綠證交易是最常規的綠電供應模式。其通過電力交易平臺開展，具有靈活便捷、市場相對成熟、不受綠電資源空間限制等特點。綠電直連通過物理直連方式向特定算力負荷供電，具有供電可靠性高、物理可溯源、可長期鎖定綠電價格等特點，根據與公共電網的連接情況可進一步細分為并網型和離網型。

從項目實際落地情況與經濟性分析來看，綠電直連（并網型）是當前算力中心實現綠色供電的主要模式。在目前政策、市場與技術條件下，對比典型算力中心不同供能模式的經濟性，綠電直連（并網型）經濟性最優，且并網運行可以保障電力供應的持續性與穩定性。目前全國已投運10余個綠電直連（并網型）算力中心項目，成為綠電供應的重要實踐模式。

總體來看，我國算力中心綠電供應仍處于初步發展階段。據統計，2024年全國可再生能源發電量占比為35%，而算力中心綠電應用比例約28%，低于全國平均水平。

造成這一差距的主要原因包括：電費占算力中心運營成本的50%~60%，行業對電價敏感度高；當前缺少對算力中心的強制性碳減排約束，仍以企業自發減排為主；高端算力供需不匹配、“東數西算”調度功能尚未充分發揮等原因導致算力中心負載率低，綠電消納空間未充分釋放；作為算力中心主要供能模式之一的綠電綠證交易規模較小，2025年全國綠電交易電量僅占總交易電量的5%，綠電直連、智能微電網等新綠電供能模式尚未廣泛推廣。

國家發展改革委等四部門2024年7月印發的《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》明確提出，“到2030年底，全國數據中心平均電能利用效率、單位算力能效和碳效將達到國際先進水平，可再生能源利用率將進一步提升”。

在可再生能源電力消納責任權重機制以及“雙碳”政策持續深化推動下，隨著新能源成本持續降低和“東數西算”工程深入實施，算力中心綠電供應面臨的制約將逐步緩解，綠電應用規模穩步擴大，為算力與電力協同發展拓展更廣闊的空間。

03

算電協同存在的問題

2023年12月，國家發展改革委等5部門聯合印發《關于深入實施“東數西算”工程加快構建全國一體化算力網的實施意見》，首次提出“算力電力協同”。

2024年《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》和《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》等政策文件進一步明確了推動算力電力協同發展的具體舉措，推動算電協同進入了具體實踐階段。

2025年5月，國家能源局發布的《關于組織開展新型電力系統建設第一批試點工作的通知》明確將算力與電力協同列為七大試點方向之一。

在政策的推動下，算電協同實現穩步發展，但目前整體尚處于起步階段，面臨著一些瓶頸問題。

一是算力整體利用率不高。受限于與電力規劃不同步、商業模式不健全、高質量算力占比低等原因，我國算力整體利用率不高且不均。國家級、企業級智算中心的利用率較高，以八大樞紐節點為例，截至2024年6月機架上架率為63%部分地方級算力中心利用率則處于較低水平，據IDC數據統計，中小型算力中心僅為10%～15%。

二是尚未形成一體化算力調度。“十四五”期間“東數西算”工程建設取得了積極進展，但由于標準體系不健全、關鍵技術水平不足、跨區域調度機制不完善、時延敏感性算力需求占比相對較高等原因，與實現全國一體化算力調度的目標尚有差距。

三是綠電使用率有待提升。算力用電可靠性和新能源發電波動性間存在矛盾、算力中心缺乏強制碳減排約束等原因導致目前算力用能中綠電占比不高。獲取綠電方式方面，現階段仍主要依賴綠電綠證交易方式，綠電直連、智能微電網等就近就地供應新模式尚處于試點示范階段，算力負荷中心和綠電資源中心的時空不匹配問題依然突出。

04

算力電力如何協調發展

算力是推進數字中國建設的基礎要素，“十五五”期間規模仍將保持高速增長，并帶來規模化的電力負荷增量。在“雙碳”目標及算力綠色化發展的驅動下，算力基礎設施正成為新能源規模化就近消納的重要場景，也是推動新能源集成融合發展的重要方向。為實現算電協同高質量發展，提出如下發展建議。

一是協同算力電力頂層規劃。將算電協同納入新型電力系統與算力網建設總體規劃，結合區域算力負荷發展規劃、用能特點和可再生能源資源條件，優化電源裝機、儲能設施和電網建設。建立“電力—算力”一體化調度平臺，整合電力調度和算力調度數據，打通電力和算力調度壁壘。將電能利用效率、綠電消納量等關鍵指標納入地方考核，穩步提升算力中心能效水平和算力綠電用能占比。

二是建立算電協同標準體系。以構建全國一體化算力網為目標，按照《算力標準體系建設指南》要求，加快算力標準體系建設，以滿足算力產業及算電高質量協同的發展需求。聚焦“算力負荷—電力出力”適配、新能源就地消納、算力網建設、算力節能等算電協同相關技術開展攻關，為精細化調度奠定技術基礎，穩步提升算力中心能源利用效益。

三是完善算電協同市場機制。引導算力中心主動參與綠電綠證交易，完善綠電交易體系和交易品種，推廣綠電直連等就地消納新模式試點示范。推動綠電和碳市場的有效銜接，充分體現綠電的環境價值，提升綠電的競爭力。推動建立算力市場，并積極與電力市場、碳市場進行協同，充分發揮算力負荷的靈活調節能力，通過優先調度綠色算力等方式積極推動算力綠色用能。

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