启动“算—电—热—碳”协同正当时

伴随算力需求快速增长，其高耗电、高散热、高排放等问题日益凸显，对能源电力带来挑战。国家先后出台算力能源电力协同相关文件，近日国家发展改革委、国家能源局又发布《关于推进“人工智能+”能源高质量发展的实施意见》，进一步强调算电协同应用。算、电、热、碳耦合紧密，四者协同优化可释放更大效能。

算—电—热—碳协同的必要性

算力高速发展带来“三高”压力。当前算力进入高速增长阶段，人工智能推动智算需求爆发，算力结构呈现“智算引领、通算基础、超算补充”特点。我国算力近5年平均增速近30%，2024年智算增速高达74%，远超通算的21%；IDC等机构预测，2023~2028年我国通算、智算规模复合增速为18.8%、46.2%。依托超大型数据中心集群与边缘计算节点，我国算力通道持续为多领域提供支撑，但“三高”问题突出。

高耗电：能源成为算力核心“生产要素”，剔除折旧后电费占数据中心运营成本60%以上；高散热：智算用电波动大，AI机柜功率密度飙升，2025年主流机架平均功率超15千瓦（为传统机架8倍），散热压力剧增；高排放：全国数据中心二氧化碳排放总量已逼近部分传统高耗能行业。

协同发展可缓解压力。算—电—热—碳协同是以新型电力系统为核心，通过数字化、智能化手段实现四要素深度融合，能将数据中心从“能耗黑洞”转化为支撑新型电力系统与碳中和的灵活资源。政策明确多方面要求：推动算力基础设施协同规划以提高绿电占比，通过联合预测、柔性控制提升源荷协同水平；加强数据中心余热资源回收利用；碳市场扩围（如广东将新增数据中心纳入范围）、差别电价。

协同的核心价值。缓解供电压力：智算负荷短时波动大（瞬时可达90%）、“东密西疏”的算力分布与“西多东少”的电力资源错配，易加剧东部供应紧张，协同配置（如算力设施西移）可减少跨区输电投资。

提升新能源消纳率：西部新能源资源丰富但本地消纳能力有限，通过风光基地与算力枢纽联动、分布式可再生能源与边缘计算协同，可将算力中心打造成绿电消纳主体。

增强调峰能力：算力任务（如AI训练）可延迟执行、跨区迁移，如张北数据中心通过在低谷时段执行训练任务，减少电网峰谷差12%；数据中心还可参与需求响应，余热存储释放进一步降低电网保障容量需求。

算—电—热—碳协同现状

探索初显成效。算力调度底座打通：工业和信息化部《算力互联互通行动计划》明确2026年建全标准体系，目前已完成131家企业499个算力资源池标识，华为昇腾实现毫秒级响应，和林格尔数据中心具备“朝推夜训”调节能力。

地方试点落地：乌兰察布源网荷储项目配套风光储，可再生能源替代率达38.74%；青海能源大数据中心“以电定算”匹配清洁能源出力；苏州太仓产业园通过液冷等技术降能耗近36%；腾讯天津数据中心回收余热供暖，年减碳4000吨。

潜力待释放。算力调度价值：算力负载转移成本低、速度快，如上海浦东临港智算中心3分钟内将任务转移至十堰，单机电负荷降75%，全国数据中心可提供超380万千瓦可调负荷；余热利用空间：数据中心90%电耗转化为废热，北方地区可回收余热总量约10吉瓦（理论支持3亿平方米供暖），全年减少二氧化碳排放1.6亿吨；绿电需求缺口：国家要求枢纽节点新建数据中心绿电占比达到80%。但存量数据中心绿电比例低，2025年全国数据中心绿电需求约600亿千瓦时；节能降碳空间：2035年中国数据中心碳排放将占全国碳排放总量的2%~4%，跨区域转移负载可减碳0.05~0.34千克/千瓦时。

深度协同受阻。标准缺失：算力中心在技术架构、接口标准差异大，核心场景规范空白，影响系统可靠性。

技术壁垒：电、算、热三张网技术体系迥异，多领域集成难度大，协同技术难题待攻克。

主体博弈：参与方利益诉求不同、权责边界模糊，缺乏利益分摊与隐私保护机制。

市场脱节：算、电、热、碳市场衔接性不足，价格信号联动弱，缺乏激励机制激发参与积极性。

算—电—热—碳协同路径

规划及标准先行。制定协调发展顶层规划，明确四要素布局与目标；建立协同统一协议接口标准（如算力调度与电网通讯协议）；出台调控技术、碳核算、余热利用等相关规范。

助推技术创新。挖掘算—热—碳全链条互动潜能；构建多部门参与的全要素协同平台，打通信息孤岛；突破高效热能管理、降碳及安全保障技术，形成全生命周期安全体系。

构建商业生态。完善绿电交易与碳市场机制，降低绿电获取成本；建立余热交易平台，探索共享模式；设计算、电、碳、热市场价格联动机制，推出“绿电算力套餐”；创新需求响应、虚拟电厂等商业模式，提供绿色金融支撑；建立利益分配机制，推动跨行业等深度合作。

优化生产安排。开展算电协同规划，引导算力资源合理配置；优化调控策略，推动算力负荷参与调峰调频；利用弃风弃光时段启动离线计算，波动时迁移非实时任务，保障电网稳定。

（作者唐伟、韩新阳、刘建烨、时智勇、冀星沛，单位为国网能源研究院有限公司；作者冯刚，单位为国网新疆电力有限公司经济技术研究院）