1L雙碳”目標(biāo)下算力-電力融合展望2023.08.1101算電融合背景2023年第六屆電力信息通信新技術(shù)大會2023年第六屆“雙碳”目標(biāo)下電力系統(tǒng)的升級轉(zhuǎn)型實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍，電網(wǎng)是排頭兵，大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能等綠色能源是關(guān)鍵。B地區(qū)需要10億度電B地區(qū)需要10億度電電力調(diào)度中心計算潮流安全校核計算潮流安全校核負(fù)荷向資源轉(zhuǎn)移資源的就地消納B地區(qū)資源負(fù)荷的雙向轉(zhuǎn)移：廣義空間上實現(xiàn)從源隨荷動到源荷互動的轉(zhuǎn)變地域廣闊，資源分布不均，源荷空間匹配度低可再生能源的消納受到制約地域廣闊，資源分布不均，源荷空間匹配度低可再生能源的消納受到制約2023年2023年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT第六屆暨數(shù)字化發(fā)展論壇鮮有考慮分布式資源鮮有考慮分布式資源傳統(tǒng)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行調(diào)控手段單運行調(diào)控手段單二主體間少信息交互主體間少信息交互銷售市場機制?目錄電價電網(wǎng)數(shù)字化架構(gòu)電網(wǎng)數(shù)字化架構(gòu)云邊協(xié)同物聯(lián)網(wǎng)人工智能構(gòu)建構(gòu)建構(gòu)建趨勢AA管匪終端辨識力知識生成知識生成利利用采集存儲支撐電網(wǎng)建設(shè)數(shù)據(jù)信息海量化通信傳輸異構(gòu)化安全需求全局化解決解決大數(shù)據(jù)驅(qū)動大數(shù)據(jù)驅(qū)動物聯(lián)聚合通信全景安全防護數(shù)字化技術(shù)底座資源形態(tài)多樣化資源形態(tài)多樣化新型電力系統(tǒng)新型電力系統(tǒng)市場運營多樣化定價體系市場定價體系市場機制2023年2023年電力信息通信新技術(shù)大會EPICT35003000300025002000>我國數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模從2016年的714.5億元快速增長至2020年2500200000>近年來，我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)整體用電量以每年超過10%的速度002012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年◆算力負(fù)荷高能耗現(xiàn)狀◆算力負(fù)荷高能耗現(xiàn)狀全球范圍內(nèi)預(yù)計至2025年，信息和通信技術(shù)產(chǎn)生的能耗占全球能耗的比例將超過15%,成為電網(wǎng)的主要負(fù)載和能耗大戶。改善數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷特性，利用數(shù)據(jù)中心的靈活調(diào)節(jié)能力支撐電網(wǎng)運行，對電力系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要2015-2021年我國數(shù)據(jù)中心耗電量占社會總耗電量比重情況2015-2021年我國數(shù)據(jù)中心耗電量占社會總耗電量比重情況2015年2016年2015年2016年2017年2018年2019年2020年暨數(shù)字化發(fā)展論壇暨數(shù)字化發(fā)展論壇算力負(fù)荷特殊性相互支撐算力負(fù)荷特殊性相互支撐對于電力系統(tǒng)具有空間負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力：促促進新能源就地消納解決局部供需平衡問題，緩解電力系統(tǒng)運行壓力部分業(yè)務(wù)可空間遷移配置具有冗余性電力系統(tǒng)對于算力網(wǎng)絡(luò)具有時間負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力：離線業(yè)務(wù)對于算力網(wǎng)絡(luò)促進數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)整體綠色促進數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)整體綠色發(fā)展；需綠色貢獻溯源機制根據(jù)不同地區(qū)價格信號的引導(dǎo)，降低數(shù)據(jù)中心用電成本算力網(wǎng)絡(luò)第六屆暨數(shù)字化發(fā)展論壇第六屆算力電力算力電力數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部管理和負(fù)荷分配策略廣域空間分布的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移BUT..時延容忍型數(shù)據(jù)服務(wù)的優(yōu)化調(diào)度第六屆電力信息通信新技術(shù)大會第六屆數(shù)據(jù)中心電力負(fù)荷時空靈活性來源數(shù)據(jù)中心電力負(fù)荷時空靈活性來源√基于工作負(fù)載調(diào)節(jié)能力的靈活用電調(diào)節(jié)時間—離線負(fù)載，計算量大、時間長、優(yōu)先級低時間—離線負(fù)載，計算量大、時間長、優(yōu)先級低空間—在線負(fù)載，冗余備份，調(diào)節(jié)負(fù)載空間排布Pcpu(f,U,μ)=CfU2μ+Pstatic√基于輔助設(shè)備效率管理的靈活用電調(diào)節(jié)■延時容忍型任務(wù)電力緊張■延時容忍型任務(wù)電力緊張數(shù)據(jù)中心1數(shù)據(jù)中心2制冷系統(tǒng)——控時恒溫儲能系統(tǒng)——通過儲能本地供電nperatuirtTad工作負(fù)載空間維度轉(zhuǎn)移率數(shù)據(jù)中心1數(shù)據(jù)中心2nperatuirtTad工作負(fù)載空間維度轉(zhuǎn)移率數(shù)據(jù)中心1數(shù)據(jù)中心2功時間時間一原始電力負(fù)荷曲線——負(fù)載轉(zhuǎn)移后的電力負(fù)荷曲線時間(a)工作負(fù)載時間靈活性(b)工作負(fù)載空間靈活性溫控負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)儲能本地供電十?dāng)?shù)據(jù)中心第六屆電力信息通信新技術(shù)大會第六屆數(shù)據(jù)中心服務(wù)器負(fù)載用能時空調(diào)節(jié)策略數(shù)據(jù)中心服務(wù)器負(fù)載用能時空調(diào)節(jié)策略服務(wù)器負(fù)載的空間調(diào)節(jié)策略動態(tài)調(diào)節(jié)計算任務(wù)服務(wù)器負(fù)載的空間調(diào)節(jié)策略動態(tài)調(diào)節(jié)計算任務(wù)服務(wù)器功耗狀態(tài)切換服務(wù)器功耗狀態(tài)切換服務(wù)器通過操作系統(tǒng)電源管理、外部PowerCap和軟關(guān)機功耗狀態(tài)之間的切換時間影響應(yīng)用場景可降低4%-可降低4%-100%功率跨數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移任務(wù)通過將業(yè)務(wù)冷遷移或者熱遷移到不同地理位置的數(shù)據(jù)中跨數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移任務(wù)通過將業(yè)務(wù)冷遷移或者熱遷移到不同地理位置的數(shù)據(jù)中心，而改變多個數(shù)據(jù)中心的對實時性不敏感的并行計算的改變電力負(fù)荷在時間上獨立/耦合型計算任務(wù)—原始—平移——縮容—伸縮硬件資源性能調(diào)節(jié)利用不同計算任務(wù)對服務(wù)器各硬件子部件的負(fù)載不同，而選擇性降低非瓶頸子部件包括硬盤密集型、內(nèi)存密集各部件默認(rèn)供電改變負(fù)荷空間分布可秒級調(diào)節(jié)負(fù)荷分布業(yè)務(wù)實際所需供電改變負(fù)荷空間分布可秒級調(diào)節(jié)負(fù)荷分布可降低2%-26%功率可降低2%-26%功率面向數(shù)據(jù)流的負(fù)載調(diào)度方法面向硬件的設(shè)備功率控制方法面向數(shù)據(jù)流的負(fù)載調(diào)度方法面向硬件的設(shè)備功率控制方法第六屆第六屆“算力+電力”融合一互聯(lián)數(shù)據(jù)中心負(fù)荷特性建模傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的功耗模型算力電力融合互聯(lián)數(shù)據(jù)中心功耗模型pothers_—其他設(shè)備功耗口考慮算力網(wǎng)絡(luò)和電力系統(tǒng)迥異的動態(tài)特征口信息負(fù)荷與電力負(fù)荷的統(tǒng)一表征方法口算力網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)約束的耦合交織口......口算力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞戎到？谒懔W(wǎng)絡(luò)能耗節(jié)點等值建?？谏蠈幽Ｐ陀糜诒碚魉懔ω?fù)荷外部特性口下層模型用于描述上、下層模型中變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系在物理層面上忽略了數(shù)據(jù)中心負(fù)荷所在算力網(wǎng)絡(luò)的約束特性，不能準(zhǔn)確表征互聯(lián)數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷空間靈活特性。通過分析不同空間節(jié)點決策變量與功耗的數(shù)學(xué)關(guān)系，準(zhǔn)確且直觀地表征算力負(fù)荷時空可轉(zhuǎn)移特性。2023年2023年電力信息通信新技術(shù)大會PIC7數(shù)據(jù)中心與電力系統(tǒng)優(yōu)化運行數(shù)據(jù)中心與電力系統(tǒng)優(yōu)化運行秒級秒級分鐘級小時級日級>日級基于數(shù)據(jù)中心時間靈活性的運行協(xié)同超短期時間靈活性調(diào)頻短期時間靈活性調(diào)峰中長期時間靈活性日前市場長期時間靈活性電網(wǎng)規(guī)劃基于輔助設(shè)備調(diào)控的超短期時間靈活性基于工作負(fù)載調(diào)度的超短期時間靈活性工作負(fù)載調(diào)度基于輔助設(shè)備調(diào)控的超短期時間靈活性基于工作負(fù)載調(diào)度的超短期時間靈活性工作負(fù)載調(diào)度服務(wù)器用電管理制冷系統(tǒng)儲能系統(tǒng)自備柴油電機基于工作負(fù)載調(diào)度的短期時間靈活性基于輔助設(shè)備調(diào)控的短期時間靈活性:------------------------------------------基于工作負(fù)載的日級調(diào)節(jié)基于輔助設(shè)備的日級調(diào)節(jié)基于工作負(fù)載的日級調(diào)節(jié)基于輔助設(shè)備的日級調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心參與需求響應(yīng)數(shù)據(jù)中心增加可再生能源消納數(shù)據(jù)中心參與需求響應(yīng)數(shù)據(jù)中心增加可再生能源消納數(shù)據(jù)中心與電力系統(tǒng)優(yōu)化運行數(shù)據(jù)中心與電力系統(tǒng)優(yōu)化運行基于數(shù)據(jù)中心空間靈活性的運行協(xié)同基于數(shù)據(jù)中心空間靈活性的運行協(xié)同城市配電網(wǎng)級空間靈活性跨城市輸電網(wǎng)級空間靈活性實現(xiàn)實施方法實現(xiàn)實施方法技術(shù)難題負(fù)荷空間轉(zhuǎn)移調(diào)頻能力進行集成實現(xiàn)模型設(shè)計技術(shù)難題。構(gòu)建城市負(fù)荷轉(zhuǎn)供方法與數(shù)據(jù)中網(wǎng)的雙層優(yōu)化模型。工作負(fù)載轉(zhuǎn)移中，可行域受數(shù)據(jù)、2023年電力信息通信新技術(shù)大會數(shù)據(jù)中心參與可再生能源消納的優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)中心參與可再生能源消納的優(yōu)化調(diào)度基于工作負(fù)載調(diào)度的運行框架數(shù)據(jù)中心促進可再生能源消納基于工作負(fù)載調(diào)度的運行框架數(shù)據(jù)中心促進可再生能源消納單一數(shù)據(jù)中心內(nèi)部：利用工作負(fù)載的時間靈活性，充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)電、光伏等單一數(shù)據(jù)中心內(nèi)部：利用工作負(fù)載的時間靈活性，充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)電、光伏等時變可再生資源選擇位于可再生能源更豐富地區(qū)的數(shù)據(jù)中心來處理工作負(fù)載能源輸入太陽能風(fēng)能能源供應(yīng)價格影響數(shù)據(jù)中心優(yōu)化運行調(diào)度中心分配任務(wù)用戶需求用戶需求交互式需求交互式需求網(wǎng)頁訪問、商業(yè)交易等實時請求用戶需求批處理需求批處理需求大規(guī)模數(shù)據(jù)分析等可延遲請求基于輔助設(shè)備控制的運行框架基于輔助設(shè)備控制的運行框架價格傳導(dǎo)可再生能源豐富時段儲電，在電價高峰時刻放電多種類型可再生能源豐富時段儲電，在電價高峰時刻放電A研究展望2023年2023年電力信息通信新技術(shù)大會O第六屆暨數(shù)字化發(fā)展論壇算力電力融合研究展望算力電力融合研究展望算力-算力-電力兩張網(wǎng)絡(luò)在基礎(chǔ)設(shè)施上的融合算力-電力聯(lián)合系統(tǒng)整體優(yōu)化調(diào)度方法建立互聯(lián)多數(shù)據(jù)中心碳排放模型建立互聯(lián)多數(shù)據(jù)中心碳排放模型實現(xiàn)資源與負(fù)荷在時空維度上的適配實現(xiàn)資源與負(fù)荷在時空維度上的適配