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广东省电力设计院廖霄:数据中心绿电之路思考

01/16 10:26
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在由CDCC主办的2025中国数据中心标准大会上,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司设计总工程师廖霄做了《数据中心绿电之路思考》的精彩演讲,现将演讲内容整理如下,供广大数据中心从业者参考。

1、引言:算力激增背景下的绿电需求

人工智能技术的飞速发展正强力推动全球算力规模扩张。尽管面临芯片供应等挑战,我国算力规模依然保持着稳定增长态势,同时带来数据中心能源消耗快速攀升,给数据中心行业的绿色低碳转型带来了新的挑战。

国家今年密集推出数据中心绿色转型相关政策,覆盖范围从提升数据中心能效、算效、碳效到提高绿电占比;从加强大型风光储基地与算力节点的协同联动,到探索数据中心就近就地消纳新能源;再到探索绿电直联、绿电聚合供应,引导数据中心企业参与电力市场交易。这一些列政策正在从新能源供给侧、数据中心用能方式到市场交易机制层面等多个层面协同推进。

对数据中心行业而言,使用绿电已从过去的"加分项"转变为必须满足的"刚性约束",同时成为企业优化用能结构、提升成本竞争力的关键抓手,更是塑造绿色可持续发展品牌形象的"必选项"。在此背景下,探讨数据中心如何获取经济、稳定的绿电供应具有重要现实意义。下面将系统分析主流绿电获取模式,为数据中心企业提供决策参考。

2、绿电-绿证交易模式分析

2.1 绿电交易模式特点及发展趋势

绿电交易采用"证电合一"模式,企业在购买电力的同时获得相应的绿色属性凭证。该模式核心优势在于提供完整的绿色消费证明材料体系,包括绿色电力结算单、绿色消费溯源报告、绿色电力消费凭证和绿色电力证书等。整个交易过程依托区块链技术,将绿电的生产、交易、结算全流程信息上链,实现每一度电的精准溯源。

市场发展态势显示,受国家"双碳"政策和外贸企业绿色出口刚需影响,绿电交易呈现快速增长趋势。2023年绿电交易同比增幅达235.2%,2024年继续保持快速增长。值得注意的是,交易规模扩大的同时,这与我国新能源陆续并网、装机规模持续扩大密切相关,绿电交易价格呈现下降趋势,且区域价格不平衡现象突出,东部省份价格明显高于西部地区。造成区域价差的主要原因为当前绿电交易仍以省内交易为主,受省间输电通道容量、交易窗口以及市场壁垒等因素限制,东部新能源资源紧张地区的企业为购买绿电不得不承担更高溢价。随着新能源资源优势进一步释放,绿电交易价格有望继续下降。

2.2 绿证交易模式特点及发展趋势

绿证交易采用"证电分离"模式,企业不直接购买绿色电力本身,而是购买可再生能源发电所对应的绿色电力证书,以证明可再生能源的消费。与国际规则接轨方面,绿电交易已获得欧盟碳关税认可,绿证交易在2025年获得国际绿色电力倡议组织RE100的认可,但还未被欧盟碳关税体系所接纳,认可度相对较低。同时,绿证有效期为两年且不能进行二次出售,一定程度上影响了其市场流动性。

与绿电交易"量增价降"趋势相反,受益于政策收缩供给紧缩、企业需求井喷和国际认可度提升,绿证交易呈现 “量价同增”的趋势。

预测未来绿证价格将会在相对高位振荡,并呈现区域分化特征。东部经济发达地区需求旺盛推动价格高企,西部新能源丰富地区供给充足价格较低,可发挥跨省交易机制协助东部企业降低绿证采购成本。

3、绿电直连政策解析

3.1 政策框架与基本定义

2025年5月,国家发改委和国家能源局联合发布绿电直连政策,首次在国家层面明确其范围、类型和基本原则。绿电直连,是指风电、太阳能发电、生物质发电等新能源不直接接入公共电网,通过直连线路向单一电力用户供给绿电,实现供给电量精准溯源。

按新能源的供给形式,绿电直连分为分布式和集中式。分布式可以在数据中心园区内部或建筑屋顶布局,既能节省土地资源又可减少长距离输电带来的线路成本,但绿电供给量有限。集中式跳出园区空闲限制在园区外部布局,可实现大规模绿电供给。

3.2 项目类别与技术要求

按负荷是否接入公共电网,绿电直连分为并网型和离网型。并网型要求用户侧负荷与直连电源整体接入公共电网,依托公共电网提供备用和调峰服务。离网型作为独立电力系统运行,须配置长时大容量储能系统应对风光发电的波动和间歇。

按直连拓扑结构上,现成政策支持"一对一"或"多对一"模式,不支持"一对多"连接方式。

在源荷匹配方面,对于并网型项目应按照"以荷定源"原则,科学确定电源类型、装机规模和储能规模,以自发自用为主余电上网为辅,电源自发自用量占总可用发电量的比例不低于60%,占总用电量的比例不低于30%(2030年前不低于35%);上网比例占总可用发电量的比例不超过20%。在尚未实现现货连续运行的地区,不允许该类项目向公共电网反送电。

3.3 价格机制与成本分析

在价格机制设计方面,政策也有明确规定。第一,绿电直连项目不因“就地消纳”新能源减少上网电量规避应承担的社会责任,应按照国家相关规定公平缴纳相关的政策性交叉补贴和政府性性的经济收益。第二,坚持“谁受益、谁担责”的原则,对电力系统为其提供稳定供应所付出的服务成本,绿电直连项目要公平承担相应的输送电费用、系统运行费用以及上网环节线损。

对于对供电可靠性要求较高、需要依托大电网进行容量备份的项目,可选择继续按现行两部制电价模式缴费:容量电费按照现行政策缴纳,电量电费则按照项目总用电量来计算,并按照接入电网的电压等级缴纳相应的电费。对于并网型项目,可通过合理降低报装容量在一定程度上减少输配电费用,提高项目的整体经济性。

3.4 区域实施差异与项目决策

日前,云南、青海等九个省份也陆续发布各自的绿电直连实施细则。通过投资建设模式、源荷匹配、电压等级、空间范围等多维度对比分析,可以看到几个特点:

在源荷匹配与现货机制方面,普遍建议优先选择电力现货市场已运行的区域来布局绿电直连项目,因为多余的绿电可以通过上网来消纳,部分缓解“发电多、用电少”的问题;在源荷距离限制方面,云南和宁夏提出了更明确、更具体的红线要求,其他省份相对较宽松,电源和负荷位于同一县、区或地市行政区域范围内即可;在投产时间要求方面,河北和辽宁明确规定项目必须在批复一年内开工、三年内投产,其他省份在时间要求上基本与国家政策保持一致;在对数据中心行业支持上,目前云南、河北和浙江已明确提出支持数据中心企业通过绿电直连方式获取绿电。

数据中心企业选择绿电之间项目时,应重点考虑三方面因素:一是需求,评估企业是否有明确的碳足迹溯源需求或在未来业务布局中存在类似需求。二是负荷,项目的用电规模应足够大,能够满足政策提出的“60、30、20”指标要求,且负荷运行必须连续、稳定。三是成本,需综合评估项目电源与负荷的长期关系、项目区域现货市场成熟度、区域直连权责划分界面、费用分摊细则清晰度和到户综合用电成本,成本和选址也是强相关的。

4、绿电供给模式选择策略

4.1 绿电模式综合性能评估

针对上文提到的各类绿电模式,从可溯源性、经济性和供电可靠性三个核心维度进行综合评估显示:在可溯源性上,离网型绿电直连因其发电与用电在同一独立系统内闭环运行,溯源精度最高;绿电交易依托区块链技术可精确追踪,次之。在经济性方面,当前绿证交易成本最优,绿地交易次之,而离网型直连项目因需配置长时大规模储能,初始投资与运维成本最高。在供电可靠性上,依托公共电网的绿电交易和绿证交易模式可靠性最高;并网型直连项目可借助公共电网提供备用,可靠性有保障;离网型直连完全依赖自身独立系统,稳定性挑战最大。

4.2 不同规模数据中心绿色模式选择

依据数据中心的不同规模,绿电模式选择建议如下:

1)中、小型数据中心:首选绿电交易和绿证交易模式,操作简便、实施灵活。可适度结合园区分布式光伏,实现部分绿电自发自用。

2)大型数据中心:可探索采用并网型绿电直连,并签订长期绿电购电协议(PPA)锁定成本和供应。建议配置一定比例的储能,以提升系统调节能力与经济性。

3)超大型数据中心或集群:可采用源网荷储一体化顶层设计,可规划建设专属新能源电站,建立专业能源管理团队,通过“绿电直连+市场交易”组合模式实现绿电最优解。

4.3 枢纽节点绿电模式选择

结合国家“东数西算”工程布局及全国八大算力枢纽节点的资源禀赋与市场条件,绿电方案选择应遵循差异化原则:

1)东部地区(京津冀、长三角、粤港澳大湾区枢纽):

本地新能源资源相对紧张,但电力市场成熟、消纳需求高。推荐优先通过签订长期PPA锁定绿电,并积极购买绿证,以满足强制性的绿电消费责任。在条件允许的园区,可开发分布式光伏。京津冀枢纽因政策支持力度大,可额外探索绿电直连试点。

2)西南地区(贵州、成渝枢纽):

兼具一定的新能源资源与算力需求。可采取以PPA和绿证交易为主、分布式能源为辅的混合策略。

3)西北地区(宁夏、甘肃、内蒙古枢纽):

新能源资源富集,是“西电”外送重要基地,绿电价格优势显著,是开展绿电直连的理想区域。建议优先探索绿电直连模式,就近消纳风光资源,将资源优势转化为本地算力集群的绿色成本优势。同时,充分利用跨省绿电交易机制,将富余绿电输送至东部枢纽,形成“西部发电、东部使用”的绿电协同格局。

4.4 绿电实施路径与风险管控

在具体实施过程中,建议采取分阶段推进策略:首先评估企业自身条件和需求,明确绿电使用目标和时间表;其次调研当地资源条件和政策环境,选择最适合的技术路线;然后进行详细的技术经济论证,确保方案可行性;最后制定实施计划,分阶段推进项目建设。

风险管控方面需要重点关注:政策风险,密切关注国家政策和地方实施细则的变化,及时调整策略;技术风险,建立专业技术团队,选择成熟可靠的技术方案;市场风险,通过长协锁定价格,规避市场波动;运营风险,建立完善的运维管理体系,确保系统稳定运行。同时,建议与专业机构合作,借助外部专家力量提高项目成功率。

5、结论

数据中心绿电之路是系统性工程,需要政策、技术、市场多方协同推进。从当前实践看,绿电和绿证交易模式成熟度高,适合大多数数据中心企业快速起步;绿电直连模式虽然实施复杂度高,但为大型及以上规模数据中心提供了实现高效绿电供应的创新路径。

随着国家"双碳"战略深入实施和电力市场化改革持续推进,数据中心绿电供给将呈现多元化、经济化、规范化发展趋势。企业需结合自身发展阶段和业务特点,动态调整绿电策略,在满足政策要求的同时,通过优化能源结构降低运营成本,提升市场竞争力。

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