伴隨算力需求快速增長，其高耗電、高散熱、高排放等問題日益凸顯，對能源電力帶來挑戰。國家先后出臺算力能源電力協同相關文件，近日國家發展改革委、國家能源局又發布《關于推進“人工智能+”能源高質量發展的實施意見》，進一步強調算電協同應用。算、電、熱、碳耦合緊密，四者協同優化可釋放更大效能。

算—電—熱—碳協同的必要性

算力高速發展帶來“三高”壓力。當前算力進入高速增長階段，人工智能推動智算需求爆發，算力結構呈現“智算引領、通算基礎、超算補充”特點。我國算力近5年平均增速近30%，2024年智算增速高達74%，遠超通算的21%；IDC等機構預測，2023~2028年我國通算、智算規模復合增速為18.8%、46.2%。依托超大型數據中心集群與邊緣計算節點，我國算力通道持續為多領域提供支撐，但“三高”問題突出。

高耗電：能源成為算力核心“生產要素”，剔除折舊后電費占數據中心運營成本60%以上；高散熱：智算用電波動大，AI機柜功率密度飆升，2025年主流機架平均功率超15千瓦（為傳統機架8倍），散熱壓力劇增；高排放：全國數據中心二氧化碳排放總量已逼近部分傳統高耗能行業。

協同發展可緩解壓力。算—電—熱—碳協同是以新型電力系統為核心，通過數字化、智能化手段實現四要素深度融合，能將數據中心從“能耗黑洞”轉化為支撐新型電力系統與碳中和的靈活資源。政策明確多方面要求：推動算力基礎設施協同規劃以提高綠電占比，通過聯合預測、柔性控制提升源荷協同水平；加強數據中心余熱資源回收利用；碳市場擴圍（如廣東將新增數據中心納入范圍）、差別電價。

協同的核心價值。緩解供電壓力：智算負荷短時波動大（瞬時可達90%）、“東密西疏”的算力分布與“西多東少”的電力資源錯配，易加劇東部供應緊張，協同配置（如算力設施西移）可減少跨區輸電投資。

提升新能源消納率：西部新能源資源豐富但本地消納能力有限，通過風光基地與算力樞紐聯動、分布式可再生能源與邊緣計算協同，可將算力中心打造成綠電消納主體。

增強調峰能力：算力任務（如AI訓練）可延遲執行、跨區遷移，如張北數據中心通過在低谷時段執行訓練任務，減少電網峰谷差12%；數據中心還可參與需求響應，余熱存儲釋放進一步降低電網保障容量需求。

算—電—熱—碳協同現狀

探索初顯成效。算力調度底座打通：工業和信息化部《算力互聯互通行動計劃》明確2026年建全標準體系，目前已完成131家企業499個算力資源池標識，華為昇騰實現毫秒級響應，和林格爾數據中心具備“朝推夜訓”調節能力。

地方試點落地：烏蘭察布源網荷儲項目配套風光儲，可再生能源替代率達38.74%；青海能源大數據中心“以電定算”匹配清潔能源出力；蘇州太倉產業園通過液冷等技術降能耗近36%；騰訊天津數據中心回收余熱供暖，年減碳4000噸。

潛力待釋放。算力調度價值：算力負載轉移成本低、速度快，如上海浦東臨港智算中心3分鐘內將任務轉移至十堰，單機電負荷降75%，全國數據中心可提供超380萬千瓦可調負荷；余熱利用空間：數據中心90%電耗轉化為廢熱，北方地區可回收余熱總量約10吉瓦（理論支持3億平方米供暖），全年減少二氧化碳排放1.6億噸；綠電需求缺口：國家要求樞紐節點新建數據中心綠電占比達到80%。但存量數據中心綠電比例低，2025年全國數據中心綠電需求約600億千瓦時；節能降碳空間：2035年中國數據中心碳排放將占全國碳排放總量的2%~4%，跨區域轉移負載可減碳0.05~0.34千克/千瓦時。

深度協同受阻。標準缺失：算力中心在技術架構、接口標準差異大，核心場景規范空白，影響系統可靠性。

技術壁壘：電、算、熱三張網技術體系迥異，多領域集成難度大，協同技術難題待攻克。

主體博弈：參與方利益訴求不同、權責邊界模糊，缺乏利益分攤與隱私保護機制。

市場脫節：算、電、熱、碳市場銜接性不足，價格信號聯動弱，缺乏激勵機制激發參與積極性。

算—電—熱—碳協同路徑

規劃及標準先行。制定協調發展頂層規劃，明確四要素布局與目標；建立協同統一協議接口標準（如算力調度與電網通訊協議）；出臺調控技術、碳核算、余熱利用等相關規范。

助推技術創新。挖掘算—熱—碳全鏈條互動潛能；構建多部門參與的全要素協同平臺，打通信息孤島；突破高效熱能管理、降碳及安全保障技術，形成全生命周期安全體系。

構建商業生態。完善綠電交易與碳市場機制，降低綠電獲取成本；建立余熱交易平臺，探索共享模式；設計算、電、碳、熱市場價格聯動機制，推出“綠電算力套餐”；創新需求響應、虛擬電廠等商業模式，提供綠色金融支撐；建立利益分配機制，推動跨行業等深度合作。

優化生產安排。開展算電協同規劃，引導算力資源合理配置；優化調控策略，推動算力負荷參與調峰調頻；利用棄風棄光時段啟動離線計算，波動時遷移非實時任務，保障電網穩定。

（作者唐偉、韓新陽、劉建燁、時智勇、冀星沛，單位為國網能源研究院有限公司；作者馮剛，單位為國網新疆電力有限公司經濟技術研究院）