北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心ConterforEnergy&Environmontal能源經(jīng)濟與環(huán)境管理北京市重點實驗室數(shù)據(jù)中心綜合能耗北京北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)23預(yù)測結(jié)果口綠電口綜合口安全可靠15瓦特26綠色發(fā)展性高共享是是信息比特與能源瓦特協(xié)同共贏的關(guān)鍵、是算力-電力協(xié)同發(fā)展科學(xué)布局的前提宏觀視角下數(shù)據(jù)中心宏觀綜合能耗癌坦張家口集群慶陽集群陸慶陽集群蕪湖集群蕪湖集群天府集群重慶集群長三角生態(tài)綠色一體化重慶集群韶關(guān)焦群貴安焦群韶關(guān)焦群2030年全國數(shù)據(jù)中心用電量將達(dá)到5257億2030年全國數(shù)據(jù)中心用電量將達(dá)到5257億kWh(均值)用電量：數(shù)據(jù)中心>采礦業(yè)、計算機、通信電子制造業(yè)等行業(yè)用電量：數(shù)據(jù)中心>采礦業(yè)、計算機、通信電子制造業(yè)等行業(yè)總用電量(億kWh)預(yù)預(yù)計到2030年全國數(shù)據(jù)中心用電量將占2030年全社會用電量的5.1%((均值+標(biāo)準(zhǔn)差)數(shù)據(jù)中心2030年全年負(fù)荷數(shù)據(jù)落在均值±標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的比例為70%預(yù)測結(jié)果——電力負(fù)荷2030年全國數(shù)據(jù)中心電力負(fù)荷：1.05億kW(均值)均值：1.05中位數(shù)：中位數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)差：1.26標(biāo)準(zhǔn)差：0.852030年全國數(shù)據(jù)中心0o00電力負(fù)荷均值1500萬個L0.500.751.001251501.75200225250電力負(fù)荷相當(dāng)于約350個電解鋁工廠的電力裝機電力負(fù)荷相當(dāng)于約350個電解鋁工廠的電力裝機，約1500萬個家庭報裝用電德以明理學(xué)以精262030年全國數(shù)據(jù)中心的耗水量：2628億2030年全國數(shù)據(jù)中心的耗水量：2628億L(均值)數(shù)據(jù)中心2030年用水量■百座300兆瓦火電廠全年用水量■北京市2023年全年生產(chǎn)生活用水0用水量均值+標(biāo)準(zhǔn)差：3435.50均值-標(biāo)準(zhǔn)差：1822.12。耗水量(單位：億L)水耗約為304座30萬干瓦火電機組全年消耗，約是2023年北京市用水的11倍水耗約為304座30萬干瓦火電機組全年消耗，約是2023年北京市用水的11倍[1]《取水定額一第1部分：火力發(fā)電》(GB/T18916.1)[2j《2023年北京市水務(wù)統(tǒng)計年鑒》7預(yù)測結(jié)果——碳排規(guī)模2030年全國數(shù)據(jù)中心碳排放量：3.1億噸(均值)2030年全國數(shù)據(jù)中心碳排放量：3.1億噸(均值)碳利用效率CUE是影響數(shù)據(jù)中心碳排的主要因素碳排放量(單位：億噸)碳排放量(單位：億噸)占2030年全國二氧化碳排放的3.11%2030年電力碳排放[2]2030年數(shù)據(jù)中心碳排放減排需求[1]N50碳排放占2030年全國總碳排放量的3.1%(按碳排放占2030年全國總碳排放量的3.1%(按均值+標(biāo)準(zhǔn)差)微觀視角下的靈活性釋義數(shù)據(jù)中心靈活性體現(xiàn)在算力側(cè)、數(shù)據(jù)中心靈活性體現(xiàn)在算力側(cè)、電力側(cè)和熱力側(cè)三部分：■算力側(cè)：算力負(fù)載的時間可轉(zhuǎn)移性和空間可轉(zhuǎn)移性以及服務(wù)器單位算力能耗的隨負(fù)載率的可調(diào)節(jié)性?！鲭娏?cè)：備用電源(如燃?xì)廨啓C和柴油發(fā)電機等)、儲能設(shè)備與電網(wǎng)峰谷電價等之間的交互關(guān)系?！鰺崃?cè)：數(shù)據(jù)中心溫度可調(diào)性，冷卻系統(tǒng)功率可調(diào)性以及數(shù)據(jù)中心建筑空氣、機架等虛擬儲能特性。電電力供應(yīng)柴發(fā)柴發(fā)分布電源差差盈盈虛儲能削峰填谷削峰填谷算力靈活性電力消耗電力消耗輔助服務(wù)電力靈活性輔助服務(wù)算力靈活性地uneFtuneFtity熱力靈活性t德以明理學(xué)以精Z9預(yù)測結(jié)果——單體靈活性以MW級的第三方的數(shù)據(jù)中心為例，靈活性資源的容量大小占比可達(dá)47%,算力側(cè)靈活性資源可達(dá)0.10,算力側(cè)靈活性資源可達(dá)0.10MW,算力側(cè)靈活性資源可達(dá)0.12MW⑥制電力側(cè)靈活性資源制⑥協(xié)同利用大協(xié)同利用大nnt以單體數(shù)據(jù)中心為規(guī)劃調(diào)度目標(biāo)展開研究，結(jié)果表明：此規(guī)劃調(diào)度策略能夠降低該數(shù)據(jù)中心23.2%的碳排放、16.9%的能耗及21.3%的經(jīng)濟成本。且熱力靈活性不能被忽略，且各個靈活性相互交織。預(yù)測結(jié)果——整體靈活性預(yù)測2030年，數(shù)據(jù)中心靈活性資源相當(dāng)于19.2%~33.3%的抽水蓄能的裝機*2030年，數(shù)據(jù)中心靈活性資源相當(dāng)于19.2%~33.3%的抽水蓄能的裝機*數(shù)據(jù)中心(低預(yù)測)數(shù)據(jù)中心(高預(yù)測)4.01e602030年數(shù)據(jù)中心靈活性資源預(yù)測2030年數(shù)據(jù)中心靈活性資源預(yù)測2030年兩類靈活性資源比較2030年數(shù)據(jù)中心靈活性資源占比預(yù)測PUE是影響熱力靈活性的關(guān)鍵因素，PUE從1.2到1.4,靈活性占比分布為21%~42%在電力側(cè)具備約0.26億kWh的UPS儲能和2.1億kWh的柴油發(fā)電機備用電源電力-算力-熱力協(xié)同：綜合能源與微電網(wǎng)電直連算熱耦合需求響應(yīng)綠電消費電直連算熱耦合需求響應(yīng)綠電消費算電互動余熱利用算電協(xié)同綠電直連炊制效高算力服務(wù)現(xiàn)有研究多集中在宏觀和介觀的場景邊界(新建)、微觀研究上層服務(wù)器單元下層液冷單元③溫度柔性調(diào)控缺失考慮①②③聯(lián)動耦合全棧優(yōu)化數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有優(yōu)化研究邊界抽象(液冷模式)本項目關(guān)注的上層服務(wù)器單元下層液冷單元③溫度柔性調(diào)控缺失考慮①②③聯(lián)動耦合全棧優(yōu)化數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有優(yōu)化研究邊界抽象(液冷模式)本項目關(guān)注的本項目機柜服務(wù)器實物示意(液冷模式)負(fù)鼓均60%左右輝電力算力熱力(冷卻)力溫度柔性.力電障熱協(xié)同：全局能里管理填新能源電力而40%左右蓄冷機柜47U105kW宏觀算力綜合能源系統(tǒng)該雙層優(yōu)化策略在24小時內(nèi)完成21600幀渲染任務(wù)，任務(wù)偏差為0.73%(均方根誤差),同時將芯片溫度約束!在50~70℃安全范圍內(nèi)，冷卻流量跟蹤誤差<5%,平均PUE為1.14,任務(wù)周期內(nèi)總成本節(jié)省了17.75%。48.2萬各項性能雷達(dá)圖所處理負(fù)載量/幀所處理負(fù)載量/幀1o0任務(wù)量與電價隨時間變化圖2實際芯片溫度與參考芯片溫度隨時間變化圖實際冷卻流量與參考冷卻流量隨時間變化圖時間/冊實際負(fù)載率與實際負(fù)載率隨時間分布圖實際負(fù)載率與實際負(fù)載率隨時間分布圖濟04t6數(shù)據(jù)中心各設(shè)備功率隨時間分布圖總結(jié)二二nne2025年能原經(jīng)濟預(yù)測與屬望研究系列報告發(fā)