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近十多年，我國數字經(jīng)濟持續增長(cháng)。2019年數字經(jīng)濟對GDP增長(cháng)的貢獻率達到67.7%，成為驅動(dòng)我國經(jīng)濟增長(cháng)的核心力量。數據中心是集中儲存和處理數據的設施，是科技創(chuàng )新與技術(shù)應用的實(shí)體，是數字經(jīng)濟發(fā)展的基石。網(wǎng)民數量與移動(dòng)流量的迅猛增長(cháng)，大數據與人工智能對數據存儲和計算的巨大需求，共同推動(dòng)了我國數據中心規?；鲩L(cháng)。數據中心用電負荷巨大，部分用電負荷具有時(shí)間和空間上的可控性。充分利用數據中心用電負荷特性，使數據中心從“黑色”能源的消費者，轉變?yōu)椤熬G色”可再生能源的產(chǎn)消者和驅動(dòng)者大有可為。

數據中心數量與機架數量劇增，電力需求增長(cháng)迅猛。截至2018年底，我國數據中心總量已超過(guò)40萬(wàn)個(gè)，大型及以上數據中心的總機架數達204萬(wàn)個(gè)。預計2020年和2025年，大型及以上數據中心機架數量將分別達到498萬(wàn)和802萬(wàn)個(gè)。數據中心數量及機架數量的大幅增加，將導致數據中心電力需求不斷增長(cháng)。2018年我國數據中心用電總量為1,609億千瓦時(shí)，占全社會(huì )總用電量的2.35%。預計2020年用電總量將達2,023億千瓦時(shí)，占全社會(huì )用電總量的2.7%；2030年將突破4,000億千瓦時(shí)，占全社會(huì )用電總量的3.7%。

今年以來(lái)，突如其來(lái)的新冠肺炎疫情，使數字技術(shù)、數字產(chǎn)業(yè)和數字服務(wù)在經(jīng)濟社會(huì )運行中的重要作用更加突出?？焖侔l(fā)展的數字經(jīng)濟在很大程度上對沖了新冠疫情的負面影響。分析表明，后疫情時(shí)代，人們的生產(chǎn)生活方式將發(fā)生深刻變化。數據中心建設既是已經(jīng)啟動(dòng)的大規?！靶禄ā庇媱澋闹匾獌热?，也將成為經(jīng)濟長(cháng)遠發(fā)展的重要支撐?？梢灶A見(jiàn)，數據中心的數量將遠超原有的預測水平，數據中心能耗將爆發(fā)性增長(cháng)。

數據中心應加大清潔低碳用電步伐，引領(lǐng)能源轉型。數據中心在使用電能的過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量污染物排放。2011年以來(lái)，國際互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)通過(guò)投資建設可再生能源發(fā)電站、從可再生能源發(fā)電企業(yè)直接購電等方式，正逐步向“100%可再生能源（使用）目標”邁進(jìn)。我國互聯(lián)網(wǎng)科技已處于世界領(lǐng)先地，但是該行業(yè)尚未形成大規模利用可再生能源電力的趨勢。2018年可再生能源電力在我國數據中心行業(yè)用電占比為23%，低于全社會(huì )26.5%可再生能源用電水平。我國數據中心行業(yè)應改變用能方式，加快清潔低碳用電步伐，應成為能源密集型行業(yè)能源轉型的典范。

由于我國分布式能源、微電網(wǎng)、局域電網(wǎng)接入大電網(wǎng)還存在諸多困難，加之我國電力市場(chǎng)建設滯后以及“綠色電力”交易剛剛起步，數據中心缺乏采購可再生能源的制度安排和商業(yè)渠道，因此，國際機構在估計我國數據中心的污染物排放時(shí)往往認定其主要使用了燃煤火電。據此測算，2018年我國數據中心火電使用量約為1,171.81億千瓦時(shí)，帶來(lái)了4,687噸煙塵，23,436噸二氧化硫，22,264噸氮氧化物以及9,855萬(wàn)噸二氧化碳等污染物排放。

數據中心部分電力負荷的時(shí)空可控性，有利于促進(jìn)可再生能源消納。數據中心工作負載具有時(shí)間上的靈活性。數據中心處理的信息數據，取決于用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )使用行為，具有較大的隨機性和不確定性。但是，數據中心中的批處理數據只要在規定時(shí)間內處理完畢即可，非實(shí)時(shí)任務(wù)可以適當轉移或者延遲處理。換言之，數據中心這些工作負載在時(shí)間上具有靈活性。與此同時(shí)，數據中心工作負載還具有空間上的靈活性。同一云服務(wù)提供商，可在多地擁有數據中心，各數據中心之間通過(guò)光纖等傳輸設備，實(shí)現異地數據和工作負載轉移。數據中心工作負載在時(shí)間和空間上的靈活性，反映在其用電特性方面就是電力負荷的時(shí)空可控性。從這種意義上講，數據中心能夠根據電力調度中心的需要，主動(dòng)進(jìn)行需求響應，乃至發(fā)揮“虛擬電廠(chǎng)”的功效。

數據中心用電負荷的時(shí)空可控性，為其促進(jìn)我國西部風(fēng)（光）電等間歇性可再生能源消納提供了重要條件。在我國，集中式風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源多分布在西部，而互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等產(chǎn)業(yè)多分布在東部。數據中心在時(shí)間維度上轉移負載，可以為電力系統提供調峰、調頻等服務(wù)等輔助服務(wù)；在空間維度上優(yōu)化調控負荷，可以推進(jìn)數據算力跨區域流通，實(shí)現“東數西算”，從而增加“西電東送”通道的可再生能源輸送能力。例如，如果對東部一個(gè)30兆瓦的數據中心的電力負荷進(jìn)行時(shí)空調控，將其三分之一的批處理負載轉移至西部數據中心處理，就可以在西部地區可再生能源富余時(shí)段為其騰出的10兆瓦“西電東送”通道容量。

強化頂層設計，營(yíng)造良好政策氛圍。一要提高認識。能源轉型是黨的十九大加快生態(tài)文明體制改革、建設美麗中國重大方略的具體要求，是履行《巴黎協(xié)定》中我國碳減排承諾的重要途徑。數據中心巨大能耗問(wèn)題應引起高度關(guān)注，應提高對數據中心與能源轉型關(guān)系的認識。好的制度設計可以使數據中心這一耗能大戶(hù)由能源轉型的威脅者，變?yōu)槟茉崔D型的推動(dòng)者。二要堅持問(wèn)題導向和目標導向，盡快建立有利于數據中心發(fā)揮作用的電力市場(chǎng)機制。應擴大可再生能源市場(chǎng)化交易機制試點(diǎn)，將數據中心納入其中；應深入探討數據中心參與電力市場(chǎng)輔助服務(wù)、跨省區能源優(yōu)化和現貨交易等理論問(wèn)題和市場(chǎng)規則問(wèn)題；著(zhù)手開(kāi)展數據中心有效融入電力市場(chǎng)的示范應用工作。三要有效發(fā)揮政府作用。應將數據中心可再生能源使用與能耗總量和強度“雙控”目標掛鉤；應加強分布式能源、微電網(wǎng)、局域電網(wǎng)接入大電網(wǎng)的專(zhuān)項監管。

作者：華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院 張素芳（教授 博士生導師）、華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 王鵬（教授 博士生導師）