AI數(shù)據(jù)中心對電力與新能源的影響有哪些？

AI 數(shù)據(jù)中心或持續(xù)拉動電力需求增長并促進新能源消納。

1.AI 數(shù)據(jù)中心或帶動 2024-26 年 6~9GW/年新增負荷，拉動全國用電量 0.4~0.6pct/年

算力需求東升西降，DeepSeek 開源有望帶動我國 AI 建設(shè)和相關(guān)算力電力需求啟航。我們 認為 DeepSeek 的成功代表全球算力發(fā)展范式的轉(zhuǎn)變。一方面，DeepSeek 不依賴高性能 GPU 的特性，使其在計算效率上實現(xiàn)了顯著提升，且降低對供給緊張的外部 GPU 資源依 賴，為中國 AI 大模型開發(fā)提供了更可行和更經(jīng)濟的解決方案；另一方面，Deepseek 的開 源模式使其可以本地部署，且有利于提升數(shù)據(jù)安全性和處理速度，這將加速國內(nèi) AI 應(yīng)用的 開發(fā)進程。隨著 DeepSeek 的成功面市，我們看好國內(nèi) AI 大模型和 AI 應(yīng)用投資的加速， 帶動中國主權(quán) AI 建設(shè)和 AI 電力需求快速增長，縮小與海外領(lǐng)先國家的差距。 根據(jù)國家能源局，2022 年全國數(shù)據(jù)中心用電量約 2700 億度，占全國用電量~3%。根據(jù)信 通院，2022 年全國算力規(guī)模達到 302Eflops（基于 FP32 等效），其中基礎(chǔ)算力、智能算力 規(guī)模分別達到 120、178.5Eflops。根據(jù)信通院，截至 2022 年末，標準機架 650 萬架（按 標準機架功率 2.5kw統(tǒng)計），對應(yīng)數(shù)據(jù)中心裝機功率累計 25GW（我們基于 PUE假設(shè) 1.55）。

1. 基礎(chǔ)算力部分，我們結(jié)合IDC 預(yù)測，假設(shè)基礎(chǔ)算力規(guī)模按 2023-26 年 15%年復(fù)合增速 增長，2023/24/25/26 年算力規(guī)模達到 138/159/183/210Eflops。假設(shè)功耗不變（基礎(chǔ) 算力主要基于 CPU，相比基于 GPU 的智能算力對應(yīng)功耗無明顯增加），以 2022 年裝 機規(guī)模為基數(shù)，對應(yīng)年均新增裝機 3.8GW。

2. 智能算力部分，我們參考國內(nèi)主要云廠商 CAPEX 計劃和芯片供給情況，以其 CAPEX 增速作為依據(jù)，假設(shè) 2023/24/25/26 年算力規(guī)模同比增長 10%/30%/60%/60%，到 2026 年規(guī)模增長至 653Eflops。在此基礎(chǔ)上，我們考慮隨技術(shù)進步和摩爾定律，國產(chǎn)芯片功 耗下降（2022 年 GPU 功耗 49Gflops/W，2026 年提升至 124Gflops/W）,以及數(shù)據(jù)中 心 PUE 持續(xù)下降（2022 年 1.55，到 2026 年下降至 1.35），為支持上述算力規(guī)模 2024/25/26 年需要年新增智算數(shù)據(jù)中心裝機量 2.3/4.2/5.3GW。

3. 綜上，基礎(chǔ)算力和智能算力合計有望在 2024/25/26 年增加電力負荷 6.1/8.0/9.1GW。 落地到用電量層面，我們基于一年 8760 小時，假設(shè)基礎(chǔ)算力、智能算力上架率分別 50%、100%，則上述新增數(shù)據(jù)中心裝機規(guī)模對應(yīng)每年新增數(shù)據(jù)中心用電量 2024/25/26 年分別 365/530/633 億度，拉動全國用電量 0.4/0.5/0.6pct，占全國電力需求比重達到 3.4%/3.6%/4.0%。若推理需求加速帶來算力規(guī)模增長超預(yù)期，則有可能對電力負荷和 用電量形成進一步拉動。

2.AI 數(shù)據(jù)中心有望促進我國新能源消納

與美國情況不同，我國電力系統(tǒng)當前供需格局趨于寬松，且電網(wǎng)保供能力較強，數(shù)據(jù)中心 企業(yè)尚可以依賴電網(wǎng)供電實現(xiàn) AI 大模型訓練和推理，與核電、氣電等穩(wěn)定電源簽訂直連保 供協(xié)議的必要性弱于美國同行，這也反過來給新能源供數(shù)據(jù)中心提供了機會。從項目角度 來看，已有比如新疆綠電智算中心，合盈數(shù)據(jù)智算中心等實現(xiàn)綠電和算力的耦合，采用 UPS 的供電結(jié)構(gòu)。其中合盈數(shù)據(jù)智算中心項目在張家口的蔚縣、沽源、張北建設(shè)總計 5.53GW 裝機容量的新能源電站，共分為 13 個新能源發(fā)電項目，年新增新能源發(fā)電量達 130 億千瓦 時，滿足其懷來科技產(chǎn)業(yè)園算力集群超 1GW 負荷規(guī)模。為穩(wěn)定供電，新能源也計劃配置儲 能系統(tǒng)，合盈數(shù)據(jù)“源網(wǎng)荷儲”一體化示范項目首期 540MW 風電光伏已于 2023 年并網(wǎng)發(fā) 電。項目通過電力市場化交易打通源網(wǎng)荷儲的落地路徑，達到了確保電能量與綠色環(huán)境權(quán) 益的轉(zhuǎn)移、綠電消納、顯著降低能耗、提升能源利用效率的效果。

1. 國家政策逐步強化綠色電力與算力中心的耦合發(fā)展。早期政策如 2021 年工業(yè)和信息 化部發(fā)布的《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃 （2021-2023 年）》鼓勵提升綠電使用比例。2022 年國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā) 布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》進一步鼓勵數(shù)據(jù)中心通過綠電交易使用可再生能 源。2023 年國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等發(fā)布的《深入實施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》首次提出到 2025 年底，國家樞紐節(jié)點新建 數(shù)據(jù)中心綠電占比超過 80%。2024 年國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《加快構(gòu) 建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027 年）》和國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等 發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》重申并強調(diào)這一目標。地方政策也在 逐步提升要求。2021 年北京要求新建數(shù)據(jù)中心綠電占比≥10%；2024 年多地政策向 80%靠攏。內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅等新能源大省提供充足綠電支持。

2. 國家對數(shù)據(jù)中心的碳排放指標提出了明確要求。2021 年國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息 化部等發(fā)布的《關(guān)于嚴格能效約束推動重點領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》要求提升數(shù)據(jù) 中心能效水平，鼓勵使用可再生能源。2024 年國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等發(fā) 布的《數(shù)字化綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型發(fā)展實施指南》推動數(shù)據(jù)中心采用智能化能源管理系統(tǒng)， 提升綠電使用比例，支持數(shù)據(jù)中心參與虛擬電廠等新型能源模式。地方政策也在逐步 提升碳排放指標要求。2021 年上海要求綠電占比≥10%，推動綠電交易；

3. 國家政策對數(shù)據(jù)中心的 PUE 提出了明確要求。2021 年工業(yè)和信息化部發(fā)布的《新型 數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023 年）》和《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 均提出到 2023 年和 2025 年，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心 PUE 降低到 1.3 以下。地方 政策對 PUE 的要求更為嚴格。2021 年北京要求新建數(shù)據(jù)中心 PUE≤1.3，高 PUE 數(shù) 據(jù)中心需改造；2021 年上海及 2022 年甘肅、廣東、內(nèi)蒙古、寧夏均提出 2025 年 PUE ≤1.3；2022 年廣東、內(nèi)蒙古等提出 2025 年 PUE≤1.3，鼓勵分布式光伏和儲能。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)有效促進我國新能源消納，我們估算，若 2024-26 年每年數(shù)據(jù)中心建設(shè)量 6~9GW，考慮利用小時的三倍差異（數(shù)據(jù)中心 6000 小時 vs 新能源 2000 小時），可本地 消納 18~27GW 新能源，可提供的新能源增量消納空間相當于新建 2 條特高壓外送線路。