讓電力系統與通信系統“雙向受益”

——訪中國電子信息產業發展研究院（賽迪研究院）節能與環保研究所綠色制造研究室副主任譚力

記者 余璇

(資料圖)

隨著“數字中國”和“網絡強國”建設深入推進，數據中心和5G基站的建設增量將數倍于存量，能耗水平或將呈指數級上升。國家網信辦發布的《數字中國發展報告（2022年）》顯示，我國數據中心機架總規模超過650萬架，近5年年均增速超過30%，在用數據中心算力總規模位居世界第二。截至2023年5月，我國已累計開通5G基站273.3萬座。據中國電子信息產業發展研究院（賽迪研究院）估算，到2030年，我國建成的5G基站數量將突破千萬座。

數據中心和5G基站的高能耗特性面臨巨額能源成本壓力，如何探尋其降本方式？中國電子信息產業發展研究院（賽迪研究院）節能與環保研究所綠色制造研究室副主任譚力在接受中能傳媒記者專訪時表示：“數據中心和5G基站具備負荷智能可調節、快速響應的能力，是一種龐大的新型響應資源。分析數據中心與5G基站參與電力系統需求響應的必要性與可行性，展望其參與需求響應的前景、面臨的問題，是深入挖掘數據中心與5G基站調節潛力、參與需求響應所需完成的初步工作。”

中能傳媒：數據中心和5G基站是否具備參與需求響應的基礎？數據中心和5G基站可參與何種電力系統需求響應應用場景？對通信系統及電力系統有何意義？

譚力：對于新型電力系統而言，總數量龐大的數據中心和5G基站屬于典型的分布式靈活性資源。一是數據中心和5G基站用電設備普遍具有智能功耗管理功能，可提供一定的功耗調節空間。二是數據中心和5G基站在建設時普遍裝設儲能電池作為備用電源，在不同工況（忙時/閑時）下，可以動態地將儲能電池分為兩部分：一部分用于備電，另一部分作為靈活調度資源。在服務器忙時，其所需備用電源容量大，余下可調度部分相對減少，反之則增加。因此，數據中心和5G基站的儲能電池可作為一種容量時變的儲能參與電力系統需求響應。

在我國當前的電價機制下，數據中心和5G基站參與需求響應潛在的應用場景較多。在參與電力調峰方面，未來我國算力網絡和5G網絡基本建成后，數據中心集群和5G基站群的能耗在電力負荷中的比例會大幅提高，具有很強的調峰潛力。在不影響用戶通信質量的情況下，可實現在用電低谷時段充電，用電高峰時段放電，通過峰谷價差實現套利，以降低數據中心和5G基站用電成本。在參與電力調頻方面，數據中心和5G基站采用退役鋰離子動力電池，具有很好的動態特性，在接到系統的調頻信號后，能夠靈活進行充放電響應系統的調頻需求，獲取調頻收入。在參與電力綜合應用方面，目前已有文獻研究了儲能電池同時參與調峰和調頻的協同方法，數據中心和5G基站同樣具有參與多種需求響應應用場景的潛力，在電網需求側扮演多種角色。

這種互動對雙方而言是互利的。對電力系統而言，面對愈發嚴峻的電力調峰調頻挑戰，將數據中心和5G基站納入常態化的電力系統調度運行，既能提高系統運行效率，又能實現輕資產運營。對通信系統而言，數據中心與5G基站參與需求響應是降低用電成本的潛在途徑。充分挖掘數據中心和5G基站的需求響應潛力，降低其用電價格或獲取相應的需求響應補貼，進而有效緩解5G基站用電成本過高的問題，有利于數據中心和5G基站完成從高耗能基礎設施向供能基礎設施的身份轉變。

中能傳媒：我國數據中心與5G基站規?；瘏⑴c需求響應的市場機制與盈利模式現狀是怎樣的？有何建議？

譚力：我國現階段還處于電力市場發展探索階段，需求側靈活性資源參與需求響應的定價機制較為粗放。一方面，現有的電力輔助服務價格無法體現出數據中心和5G基站響應速度快、可實時精準調節負荷的優勢。數據中心和5G基站通過聚合儲能參與需求響應，相比于火電機組具有更短的響應時間，而當前電力交易市場中的性能指標設置不利于數據中心和5G基站與其他主體競爭。另一方面，針對運營商參與需求響應的補償機制的研究仍欠缺。未能準確評估及量化參與需求響應對電池衰減的影響，不利于制定合理補償機制、提高后續參與度。

對此，建議共商合作機制，建立符合數據中心和5G基站用電特性的市場機制與盈利模式。一是總結試點項目成就、局限性。以提高運營商滿意度和參與度為目標，核算各方成本與效益，幫助市場了解需求響應的運行機制，明確各利益相關方參與市場互動時扮演的角色，探索適用于電力系統調度的數據中心和5G基站需求響應實施模式。二是推動出臺數字基礎設施儲能資源聚合參與電網調峰調頻、輔助服務的市場交易政策，進一步細化聚合商的責任、參與形式、參與門檻和補償標準。

中能傳媒：目前我國是否有相關試點項目？您如何評價試點取得的成就與局限性？

譚力：現階段我國已開展小規模的5G基站參與需求響應的技術驗證。例如，中國鐵塔公司與國家電網有限公司合作，組織299座5G基站參與迎峰度冬電力保供準實時需求響應演練。在演練時間段內通過智能控制設備實施基站自備電池供電，最大壓降功率1079千瓦，最小壓降功率857千瓦，響應效果較好。現階段的試點項目主要成就在于積累經驗，為今后大規模參與電力調峰做準備。

局限性就在于試點規模較小，且以技術驗證為主，缺乏對參與需求響應收益分配，以及參與各方能否獲得足夠回報的分析。如運營商開展需求響應需要進行技術改造、增加設備，頻繁調度儲能電池將加速電池老化，這些額外成本未能計入試點項目的經濟性測算。又如數據中心和5G基站大規模并網放電給電網帶來的安全風險和防御策略等問題尚無定論。如何建立既能為電力系統提供穩定支撐又能兼顧運營商和電網公司利益的詳細商業模式仍需進一步探索研究。

中能傳媒：數據中心和5G基站參與新型電力系統互動，目前還需要做什么準備？

譚力：開展關鍵技術研究攻關，深挖數字基礎設施的儲荷資源需求響應潛力。一是進一步研究實時控制策略。由于數字基礎設施的負荷具有時變特點，需研究如何動態結合不同時間尺度的功耗管理技術，實現數字基礎設施功耗的最優管理。二是開展數據中心和5G基站負載的精準預測，并在此基礎上計算儲能電池可調度容量。三是設計數據中心和5G基站聚合框架、協同機制、調度算法?；跀底只A設施運行模式和電力系統運行模式，綜合考慮運營商、電網公司和負荷聚合商三方利益，建立信息通信基站網絡與電力網絡聯合運行模型。

加快數字基礎設施數字化綠色化改造，為參與電網互動打好基礎。一是加速推進磷酸鐵鋰電池在數字基礎設施的全面應用。鼓勵將退役動力蓄電池梯次利用于數據中心和基站備電領域。充分考慮與電網互動場景下的可靠性要求、機房類型和環境條件等因素，引導通信運營商對儲能電池科學合理選型。二是加強數字基礎設施智能裝置改造和動態節能等新技術的推廣應用，發展智能化能源管理系統，以數字化賦能數字基礎設施進一步降低能耗。

責任編輯：于彤彤

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