算力的盡頭是電力。手機上的大模型,每生成約5000個詞,要消耗算力中心1千瓦時電,輸出1分鐘4K高清視頻,消耗3—5千瓦時電;一棟投產的5層算力大樓,滿載1個月用電量達1500萬千瓦時。國產大模型DeepSeek的火爆,讓AI浪潮席卷各行各業,但算力中心高耗能也受到廣泛關注。
6月13日,在韶關舉辦的第四屆粵港澳大灣區(廣東)算力產業大會暨第三屆中國算力網大會上,綠色算力是議題之一。如果說算力是人工智能時代的大腦,那么電力就是供血的心臟。算力快速擴容,電力夠用嗎?算力“電老虎”如何通過降碳降耗,成為溫順的“綠巨人”?
近日,記者在粵港澳大灣區國家算力樞紐節點韶關數據中心集群采訪了解到,韶關正使用節能新設備、新技術,探索綠電直供等新模式,為大灣區AI發展提供強勁“綠算”引擎。
算力中心為何是“電老虎”
算力中心究竟有多耗電?韶關在保障算力中心供電上有哪些優勢?走進華韶數據谷一期算力大樓內,一陣涼風撲面而來。每層4000多平方米的算力機房內布置了600多臺機柜,日夜不停地為大灣區的大模型提供算力支持,精密空調制成的冷風,從送風地板下輸送至機柜散熱,使機柜周邊溫度保持在23℃左右。
華韶數據谷是韶關首批投產的算力項目,首期投入使用GPU算力卡約9500張,是韶關首個準“萬卡集群”,算力規模約3000p(1P約等于每秒執行千萬億次的浮點運算),騰訊元寶、聯通沃音樂5G·AI未來影像等大模型都在使用華韶數據谷的算力。
該項目用電量大,一期投產項目集中于一棟五層算力大樓內,IT設計總功率約1.5萬千瓦,滿負荷情況下每月用電量1500萬千瓦時,與5萬戶三口之家用電量相當。華韶數據谷二期正加快建設,建成后用電量也將更龐大。
為何算力中心耗電量如此之大?據華韶數據谷項目工程師吳嘉奇介紹,這主要有兩方面原因:一是機柜服務器算力卡本身功耗高,每張卡功率達幾百瓦,近萬張算力卡功率達到上萬千瓦級別;二是算力設備24小時運行產生大量熱量,算力中心需配備制冷系統,制冷能耗也很大。?
耗電大是全國算力中心普遍面臨的挑戰。數據顯示,去年,我國數據中心用電量約1400億千瓦時,同比增長31%,遠高于全社會用電量6.8%的增速;到2030年,中國數據中心耗電量將達4000億千瓦時,從目前占全社會用電量不到2%提升至6%。
為解決算力增長與電力供應之間的難題,推動算力科學布局,2022年初國家實施“東數西算”工程,在全國規劃建設八大算力樞紐和十大數據中心,推動資源充裕、特別是可再生能源豐富的西部地區發展數據中心以承接東部算力需求,有效解決用電瓶頸。
韶關憑借充足的能源保障和較低的綜合成本,成為服務大灣區的算力中心,部署了大規模的算力項目。據介紹,韶關算力集群目前已入駐三大通訊運營商、騰訊等一批算力中心項目,建成12萬標準機架,規劃了數據中心集群6277畝、總規劃算力規模約54.6萬標準機架。
這些算力項目全部投產后,年用電量達90億千瓦時,以2024年韶關全社會用電量184億千瓦時計算,算力中心用電量將占到韶關全部用電量的一半。
如此龐大的用電需求,韶關的電夠用嗎?記者了解到,粵北韶關其實是能源大市,尤其是綠電資源十分豐富。
據韶關市供電部門統計,韶關發電裝機規模大、新能源占比高,總裝機1019萬千瓦,其中非化石裝機容量679萬千瓦,占比61%,全市年總發電量266億千瓦時,非化石發電122億千瓦時,約每兩千瓦時電就有一千瓦時是清潔能源,除去全市每年180多億的自用電量,年富余電量達81億千瓦時。
其中,韶關綠電主要是水電和光伏發電,其中境內武江、湞江和北江等水系發達,全市水電裝機容量219萬千瓦、年發電量達73億千瓦時,光伏裝機260余萬千瓦、年發電約18億千瓦時。從數值上看,韶關僅水電和光伏發電就可以滿足算力中心總用電需求。
此外,韶關的綜合電價在省內較低。據韶關市供電局數據,韶關供應算力中心的電價為0.5966元/千瓦時,比珠三角工業電價低20%~30%,而電價在算力中心運營總成本中占比約50%~60%,電價降低可以有效降低總運營成本。
韶關距離大灣區近,也進一步將電力能源豐富的優勢放大。服務于粵港澳大灣區的實時算力中心不能離大灣區太遠,否則很難滿足大灣區的低時延算力需求。韶關距離大灣區200—300千米,目前已建成13條連接大灣區400G全光運力網以及12條省際光纜,構建“市區1毫秒、大灣區3毫秒、省內5毫秒、樞紐中心和主要省會城市20毫秒”高速算力時延圈,完全能滿足大灣區的金融、證券、工業互聯網、自動駕駛等各種實時算力需求。因此,“電力充足+距離近”讓韶關成為建設大灣區算力中心的理想之地。
算力中心供電如何萬無一失
人臉識別、DeepSeek智能問答、AI視頻自動生成……每天海量的人工智能運算指令,需要24小時不間斷運行的算力中心來實時響應。而如果算力中心有幾秒鐘的斷電,都會造成數據丟失、延遲,造成無法估量的損失。算力中心對電力穩定供應有著苛刻要求。如何將穩供電做到萬無一失?這也考驗著當地供電部門以及算力中心的電力運維者們。
據了解,算力中心物理空間外的電網由當地電網部門負責,而算力中心內部的電力設施則由項目方自行鋪設。通過內外合力,為算力中心打造一張牢固的供電之網。
其中,在算力項目內部,共設有三道供電保險。第一道是“雙回路”保障,每個算力中心接入兩路獨立的市電電源,從不同高壓變電站引入獨立市電線路,互為備份,形成物理隔離的“雙回路”供電,規避單點故障的風險。其次,算力中心會部署大量的大容量不間斷電源系統(UPS),電源多為蓄電池,當正常市電中斷時,能以毫秒級瞬間接管負載,確保算力設備供電不中斷。第三道保險是高壓柴油發電機供電。柴油發電機作為市電中斷時的終極保障,能在UPS電池耗盡前自動啟動,提供持續數小時甚至數天的電力,直至市電恢復。
在算力中心外部,韶關也高標準建設了電網基礎配套設施。記者從韶關市供電局獲悉,國標GB50174-2017《數據中心設計規范》按使用性質、數據丟失或運行中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度,將數據中心分為A、B、C三級,其中A級為最高級別的容錯數據中心。韶關數據中心集群算力項目按國家A級數據中心標準設計建設,為算力中心項目提供雙回路供電,且電網容量以算力中心兩倍功率配置。
針對韶關算力中心規劃59萬標準機架算力規模的用電需求,供電部門大力推動“電算協同”,在現有2座220千伏變電站及8座110千伏變電站基礎上,再配套建設4座220千伏變電站及13座110千伏變電站,按照電網最高可靠性標準構網,總投資約26億元,預計2028年底全部建成。目前,韶關已完成1座220千伏變電站和2座110千伏變電站建設,確保電力設施配套適度超前于算力中心集群發展。
節電黑科技讓算力綠起來
算力的擴容帶來用電量的迅猛增長,在“雙碳”目標背景之下,降低能耗和碳排放成為算力中心建設的當務之急。如何讓算力中心從“電老虎”變成低排放的“綠巨人”?
圍繞算力設備和制冷兩大高耗電環節,算力中心使用節能設備和技術、推動算力中心綠電直供等,推動算力綠起來。在降低算力卡能耗上,目前業內普遍采用大模型算法優化、提高GPU使用率、推動“算網融合”等方式。
廣東碳中和研究院(韶關)副院長張豪介紹,優化算法能有效節約算力使用,一些大模型算法可在不犧牲性能的前提下減少冗余計算,從而在源頭上降低能耗。“此外,此前一些算力機柜的算力卡利用效率不高,造成算力閑置,通過智能調度,將算力卡使用效率提高到80%甚至更高,則可有效減少算力機柜規模,降低能耗。”張豪說。
算力卡制造工藝的進步,也在有效降低能耗。“如韶關算力中心正大規模使用的國產算力卡,在相同能耗下,算力比前一代提升好幾倍。這在算力增長的背景下,有助于減輕算力中心的整體用電負荷。”華南數谷項目投資方鷹碩集團(深圳)有限公司副總裁黃奕閩說。
制冷新技術的應用,能有效降低算力中心制冷能耗。目前,業界使用PUE值來衡量算力中心非IT設備(主要是制冷設施)的能耗情況,PUE是數據算力中心消耗的總能源與IT設備消耗能源的比值,越接近1表明非IT設備耗能越少,能效水平越好。
韶關投產和新建的算力項目正在推廣使用液冷技術。相比傳統制冷,液冷可將PUE從傳統的1.5—1.6降低至1.2,甚至更低。張豪介紹,當單個機柜算力卡比較密集的時候,僅憑冷風很難達到散熱要求,必須使用液冷,液冷逐漸成為超高密度算力中心的最佳制冷方式。投產的華南數谷、中國電信粵港澳大灣區一體化數據中心等項目運用了液冷技術。
在華南數谷一期算力大樓首層算力液冷機房,算力服務器中每個運行的GPU、CPU芯片表面都安裝金屬冷板,冷卻液在冷板內流動,通過導熱硅膠的熱傳遞將芯片熱量快速帶走。冷板式液冷技術中,液體不直接接觸電子元器件,安全性高、設備兼容性強。
“液冷建設成本是普通風冷系統的兩倍,但能耗更低,項目一樓液冷系統PUE為1.15,二至五樓使用風冷系統,PUE則接近1.25。長期來看,使用液冷還是劃算的。”黃奕閩說。
韶關算力中心傳統的水冷技術也在節能路徑上不斷創新。在華南數谷算力大樓附近,一幢高30多米的巨型圓柱形蓄水罐十分顯眼。據華南數谷項目運維副總經理王峰介紹,該罐體為蓄冷罐,容量達3200多立方米,比行業標準大4倍,主要利用晚上低谷電價蓄低溫冷凍水,白天尖峰電價釋放冷凍水為算力設備降溫,有效降低能耗。
節電技術能降低能耗,但目前算力中心普遍使用電網供電,而電網中火電約占一半,算力中心始終難以摘掉碳排放大戶的帽子。如何降低算力中心碳排放?今年3月,國家發改委、國家能源局等5部門發布《關于促進可再生能源綠色電力證書市場高質量發展的意見》,提出國家樞紐節點新建數據中心綠電消費比例未來要在80%的基礎上進一步提升。
為實現這一目標,韶關市也積極引導算力中心購買綠電并推廣綠電直供,提高算力中心綠電使用比例。據韶關供電局相關負責人介紹,供電部門主動向企業講解政策,撮合用電方與新能源上網企業以長期協議等形式購買綠電。
此外,依托豐富綠電資源,韶關正在積極探索推動“源網荷儲一體化”的綠電直供模式。該模式構建由水電光伏供電、儲能電站和智慧能源管理調節等一體的綠色供電體系,將韶關綠電直接供應給算力中心。
“目前,韶關黨委和政府、供電企業、算力企業都在積極合作推動綠電直供模式,并正在試點。韶關水電發電量較大、且供電穩定,具備綠電直供的優勢,相信韶關在綠色算力建設上能夠率先取得成效。”張豪說。