数据中心节能降碳之算电协同：背景、技术、实践和展望

EIE机与车辆学院数据中心节能降碳之算电协同背景、技术、实践和展望王永真北京理工大学机械与车辆学院能源与动力系多栖平台驱动系统全国重点实验室碳中和系统工程北京实验室wyz80hou@bit.edu.cn中文网址：me.bit.edu.cn英文网址：me-english.bit.edu.cn北京理工大学BELJINGINSTITUTEOFTECHNOLOG2026年初算力设施的两件"大事"政府工作报告中共中央办公厅国务院办公厅关于更高水平更高质量做好节能降碳工作的意见—2026年3月5日在第十四届全国人民代表大会第四次会议上2026-04-22 17:22 未源：新华社字号：默从大超大打印会罐实施算电协同等新基建工程协同推进节能降碳与绿色转型加强全国一体化算力监测调度加快数字基础设施节能降碳1.算电协同背景：交叉发展协同共赢（六）加快数字基础设施节能降碳。推进算力、通信基站和机房等基础设施节能降碳改造，推动设备选型、制冷架构、机柜功率密度、系统智能运行策略等优化升级，持续2.算电协同技术：提质增效之四部曲提高单位算力能效和单位信息流量能效。加强算力基础设施项自评估论证和源头把关，严格电能3.理论回归实践：多主体博奔经济账利用效率等能效指标准入管理，提高可再生能源消费和余热资源回收利用水平，支持发展绿色低碳、集约循环的算力设施。4.算电协同展望：发展对策思考建议北京理工大学BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLO目录1.算电协同背景：交叉发展协同共赢2.算电协同技术：提质增效之四部曲3.理论回归实践：多主体博奔经济账4.算电协同展望：发展对策思考建议信息1.1现代人类社会发展的基本要素：物质、能源北京理工大学BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY信息能量物质(比特）（瓦特）人的能源消费：40亿*1万kWh，80亿*2万kWh，100亿*8万kWh信息消费：中国A/推理Token消耗量2025年约10千万亿，2030年将达3900干万亿，5年增370倍：全球年度Token消耗20252030年将增超3亿倍。人与地球“信息”已与能源并列为经济社会发展的核心生产要素4/1101.1多元信息消费场景驱动异构算力需求北京理工大学BELJING INSTITUTEOFTECHNOLOGAI驱动“世界范式”遂步由小模型时代因果分析走向大模型时代相关分析（左图）数字化1.0到3.0时代，一切都在数字化：数据、算法、算力数提来源：云侧算力需求(CloudDC)1.中国信息通信研究院边缘算力需求(Edge)2.1DC1e+25800,0003.Statista深度学习的10年终端算力需求(Devices)4.GartneAlAIGC5.Huawei算力需求/EFLOPS6.OECD小模型时代7.AMD大模型时代60000云主导边端主导交点局部放大相关关系2500因果关系400,0003888020252030走向预训练、多模态、大模型时代200,000777600267(1.2)31811.2118000(5)6400(3.5)18+15模型参数、数据集大小、训练计算量=算力30 (4)1600(57)720023760010+1420202025203020352040204520502012931201420152010 22020192101209年份／年多类场景驱动多元数据”业务和 云边、 端算力爆发式增长（右图）Wang,Y.,Han,Y.,Han,K.,Shen,J.,DoesDeepSeek curbthesurgeofenergyconsumption indatacenters?,TheInnovation (2025)5/110的大基建1.1AI爆发引发算力设施（数据中心北京理工大学BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY数字经济下海量的数据需要感知、存储、加密、传输、调用、 计算以及交易算力基础设施数据中心天口台物联网人工智能大数据中心东数西算工程新基建中卫集鲜数据中心特高压5G基站建设；城际高连新能源汽车和航道交通充电桩数据中心不知不觉已成为“无烟的电老虎高PUE高WUE高CO2(电)(水)(碳)6/1101.2算力的尽头是电力吗？源于美国北京理工大学BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY全球范围内，算力的核心基础设施数据中心，其用电量呈现快速（大于年均15%）增长部分国家和地区出现AI的电荒问题“算力的尽头是电力”成为热点关注话题单机柜功率：从几kW、几十kW到几百kW级单楼宇功率：从MW级到百MW级单园区功率：从百MW级到吉瓦级欢明中心3.0IRAESRNRARSS-1000M2020-20232022-2025AIGCBI代1MW100如0数递中心1.0 数理中心20，70-10420M30kwe00200联网时代，MW级MW级T00M爱尔丝18%荷兰5.2%卢森堡4.8%丹麦4,5%美国4%来源：IEA.WorldEnergyOutlook2023.2023中国3,.1%德国3%瑞典2.3%https://data.curopa.eu/do/10.2760/706491,JRC135926.来i:JRC.PublicationsOfficeoftheEuropeanUnion,2024法国2.2%0.000.050.100.150.20数据中心各国用电占比（2023）各国数据中心用电量预测（基于增长率直接趋势外推）*数据来源：国家电网公司、北京理工大学《我国数据中心综合能耗及其灵活性，2025》国网能源研究院7/1101.2数据中心能耗统计及预测的现有问题北京理工大学BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY受数据中心上架率、利用率、地域特征以及供需动态关系的多重不确定性影响，现有自上而下的方式统计所得的用电量统计结果呈现差异大，不确定性大的问题陈晓红方法从基础设施测算从时空地域测算外推法华经产业研究院?1000900中国电子节能技术协会电力大学①设备规格，例如机①基准年份值（来自自800国通服数字基建产业研究院下而上或自上而下的模中国信息通信研究院预测柜设计功耗；政府或组织进行700型) ;中国信息通信研究院预测中国信息通信研究院预则3关键数据②数据中心基础设施测量汇总②增长率（可能考虑能(TWh)600绿色和平特性，例如 PUE、上架率。源效率提高以及数据量500耗电量或客户数量的增长）：400300相关组织统计200①已安装机柜的利用数据的准确性和①输入之间的相关性主要限制率；②未来数据中心可用性：③预测例如，每单位数据的能100的能源效率提升和设能源效率未来趋耗：③预测能源效率备变更趋势。势的能力：输未来趋势的能力。入之间的相关性。数据中心能耗统计数据呈现较大的不确定性2024年我国数据中心用电量估计在700至6000亿kWh之间，差距超过10倍田磊.郭巧敏王永真，等，关于数据中心用电量统计的研究及对策建议[J1.中国能源，2025108/110模型方法1.2.1我国数据中心综合能耗预见北京理工大学BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY受国家数据局委托，中国电力企业联合会