算电协同：『数据中心』绿色转型的破局之道(协同计算) #科技 #企业 #成本 #能源 #协同 #电力

近年来，算力的价值，随着AI的爆发再次凸显，成为驱动数字经济发展的核心动力之一。而作为算力的核心基础设施，『数据中心』的电力消耗也随之呈现出爆发式增长，被称为电力 “吞噬怪兽”。

这头“怪兽”，不仅对电力供应提出了巨大挑战，也对环境保护和可持续发展带来了新的课题，其能耗问题成为全球关注的焦点。

在算力狂飙的今天，『数据中心』如何既满足AI对算力的需求，又实现绿色发展？

《算电协同——『数据中心』的能源挑战与应对》洞察报告

近日，施耐德电气在2025世界人工智能大会（WAIC 2025）期间重磅发布《算电协同——『数据中心』的能源挑战与应对》洞察报告（简称“报告”），为『数据中心』的绿色转型与可持续发展提供了可行的落地路径。

『数据中心』之问：算力激增与绿色电力如何共生？

算力需求呈指数级增长趋势，带来了『数据中心』能耗、成本以及碳排放的不断攀升。据中国通信企业协会通信网络运营专业委员会统计，2024年我国『数据中心』总耗电量已超1660亿千瓦时，同比增长15%，预计到2025年，全国『数据中心』用电量将达到约2000亿千瓦时。

传统的『数据中心』主要依赖刚性的电力供应模式，较少考虑算力与电力之间的动态协同，这种模式已难以满足现代『数据中心』对高效、绿色、可靠运行的需求。但随着近年来，我国新型能源系统蓬勃发展，风电、光伏等『新能源』的波动性催生了对灵活性资源的迫切需求，这恰好为智算中心的转型提供了破局机遇。

这就意味着，算力发展必须与电力资源绿色低碳深度融合。

近年来，我国政府也出台了一系列政策，推动『数据中心』与绿色电力的深度融合。《“十四五”数字经济发展规划》和《『数据中心』绿色低碳发展专项行动计划》等文件也强调了算力与绿色电力一体化融合的重要性。

因此，“算电协同”成为『数据中心』建设新模式。通过深度融合算力与电力资源，实现了算电的高效协同与动态优化配置。这一理念不仅能够有效解决『数据中心』的高耗能问题，还能显著提升能源利用效率。施耐德电气在其发布的洞察报告中指出，算力与电力的协同，不仅关乎企业降本增效，更是支撑国家“双碳”战略与算力基础设施量级跃升的必然选择。

算电协同“困境”：电力需求、成本与碳排放的三重挑战尽管政策频出，但“算电协同”在实践中进展并不顺利。

智算中心的快速扩张使『数据中心』能源管理困局凸显。一方面，电力需求呈指数级攀升，高密度散热成为技术瓶颈，碳排放压力持续加剧；另一方面，新型电力系统建设下，风电、光伏等可再生能源的间歇性特征，反向对『数据中心』的灵活用能提出更高要求。

为了更深入的洞察行业现状，施耐德电气商业价值研究院调研117位『数据中心』管理者与专家，在报告中指出，当前『数据中心』能源管理普遍存在稳定性、成本控制和碳排放管理等多重挑战，这些挑战已形成从“生存”到“经营”再到“发展”的递进式压力体系。

例如，『数据中心』的高密度计算需求导致电力消耗巨大，同时也对供电稳定性提出了极高要求。据调研数据显示，93%的受访企业认为供电稳定性是关键痛点，主要受智算中心负载波动、可再生能源接入不稳定、柴发备电环评限制等叠加因素影响。

另外，『数据中心』的运营成本中电费占比高达57%，远超折旧、房租及人工费等其他成本。不断攀升的用电成本给『数据中心』的运营带来了沉重负担。调研报告中有85%的受访企业坦言具有成本压力。如何在满足用电需求的同时有效控制成本，成为『数据中心』管理者必须面对的挑战。

同时，还有77%的受访企业面临碳排放管理挑战。2024年7月《『数据中心』绿色低碳发展专项行动计划》，明确提出推动『数据中心』绿色低碳发展，加快节能降碳改造和用能设备更新。虽然随着全球对环境保护的日益重视，『数据中心』的碳排放管理也备受关注。但当前仍有63%的『数据中心』 PUE在1.2以上，高PUE不仅增加了运营成本，也与全球可持续发展目标形成冲突。

三层创新架构：施耐德电气『数据中心』绿色转型的破局之道面对『数据中心』的三大挑战，传统的能源使用方式已无法满足现代『数据中心』对高效、绿色、可靠运行的需求，只有通过贯通供电、配电、计算和制冷等全链路，实现全要素的灵活调配，才能推动电力系统与算力系统的深度协同，从而在能源利用、经济效益和碳排放之间实现平衡与共赢。

因此，“算电协同”离不开能源与算力领域多方参与，也需要行业、企业等多方形成合力。施耐德电气“算电协同”三层架构

为此，施耐德电气商业价值研究院在报告中创新性地提出了“算电协同”三层架构，自下而上打通电力供给、算力负荷与协同机制，以推进算力资源与电力资源的深度融合。这一架构旨在通过系统化的解决方案，打破传统模式的局限，为『数据中心』的可持续发展提供新的思路和方法。

01 - 底层-电力供给基础设施：构建稳定电力基础
智算中心本身负载波动对能源供应的稳定性和可靠性要求高。负载突增突减，智算AI集群计算与集群通讯模式导致智算中心功率不再是稳定负载；与此同时，大量可再生能源（如风电和光伏）受天气、季节影响会带来能源供应的不稳定性，进而导致电压和频率波动。

施耐德电气强调引入多元新型能源，优化供给结构。通过水电、光伏、风电、储能、生物质能、核能等作为电网的必要辅助能源系统，在保障用电连续性的前提下，为『数据中心』提供稳定的电力基础。例如，施耐德电气的EcoStruxure架构能够整合多种能源形式，实现能源的优化配置和高效管理。通过智能调度系统，『数据中心』可以实时监测和调整能源使用，确保供电的稳定性、可靠性和合理性。

02 - 中层-算力负荷：挖掘负载灵活性，实现资源优化
算力需求侧主导的算电协同，目前正在得到广泛重视。通过充分挖掘『数据中心』算力系统中蕴含的负荷灵活性，包括IT负载的灵活性挖掘和非IT负载的能效优化，以此来实现能源效率与电力成本的优化。

施耐德电气强调充分挖掘负载灵活性，精准预测算力需求，并通过算力在『数据中心』内部、多个『数据中心』之间的算力时空腾挪，实现资源高效调配。例如，通过动态调整『服务器』GPU等『IT设备』的工作频率，使其与用电信号相匹配，实现算力需求与电力供给的平衡。

此外，施耐德电气的AI驱动的软件层优化技术，能够通过实时监测和调整，降低制冷冗余，实现按需供给，进一步提高能源利用效率。例如：施耐德电气SmartCool末端空调节能解决方案助力某公司的『数据中心』节能改造，不仅帮助其实现了空调能耗下降15%，年度节省电费50万元等经济收益，还大大提高了其运营效率。

03 - 上层-算电协同机制：双向调节，实现高效协同优化
基于『数字化』手段建立算电双向调节的决策框架，综合算力、电力的特性及需求，兼顾算法效率、供应能力及成本，实现全局最优。

目前还停留在科研阶段。虽然通过底层的一体化能源管控平台，以对算力需求及功耗的预测方式形成部分IT负载和非IT负载的灵活性调节，但真正要实现全局最优的智算中心精益管控，仍然离不开对算力需求的实时动态调节算法。

可以看出，“算电协同”不仅是技术上的创新，更是理念上的变革；不仅是『数据中心』行业的必然选择，也是全球可持续发展的必然趋势，为其他高能耗行业的可持续发展提供了借鉴。

总结：

算电协同机制建设过程需要横跨能源领域和算力领域，全局最优的终极目标实现需要通过多方参与和合作，打通数据壁垒，让能源流和数据流无缝衔接。为此，施耐德电气通过提供硬件创新、软件赋能，以及咨询和改造服务，与『数据中心』客户和行业伙伴共同应对能源挑战、推动算电协同，助力『数据中心』从能源消耗者转型为稳定、高效、低碳的基础设施。