沿着总书记的足迹看河北丨老照片 新故事:美丽蝶变骆驼湾
运用整改成果,推动各类专项整改落实。
调度机构与输电网一体化只有在输配分开的前提下才是真正合理的。达到第二个标准,输配分开更重要。
输配分开后,输电网企业作为一个服务型公共事业企业,不用再为营业收入、利润等问题操心,必然会自觉站在国家立场上履行职责,以社会效益最大化为目标,实事求是、高水平解决输电网在能源转型中遇到的所有问题,主动做好为实体经济和电力市场服务的工作,全力支持配电网的六化建设。正像厂网分开将发电厂推入市场,从而解放了发电厂一样,输配分开将配电网企业推入市场,也必然解放配电网企业。总之,输配分开后配电网企业会更加接地气,不仅能为服务地方经济发展作出更大贡献,也有能力承担起相关的社会责任。从全球范围看,西方发达国家的输电网早已从外延型电网变为了内涵型电网,能源互联网的建设也将有力推动我国输电网逐步进入内涵型发展轨道。达到第一个标准,电网体制改革必须完成三项任务:a、形成真正科学合理的管住中间,放开两头的体制架构。
高水平的电网体制,主要有两个评价标准:一是与市场化要求有很高的契合度,能够保障电力市场公平公正竞争。2、解决厂网分开与厂网一体矛盾的钥匙厂网分开是电力体制市场化改革的一个基本原则,也是构建管住中间,放开两头体制架构的要求。核心不肯定因素主要体现在两个方面:一方面是数字基础设施建设的力度。
假设单架功率保持在8kW不变,1325万个机架需要的电力支撑就是106GW,比目前的28.5GW净增加77.5GW的电力负荷需求。估算未来数据中心能耗总量也面临着5G基站同样的问题:机架数量的增加与单架能效提高之间如何平衡?一方面,按照保守估计,中国数据中心的机架数量将会以每年30%的速度增长。这些端设备的数量已经增加到2018年的180亿台,年均增长8%。原载2020年7月6日《财经》杂志)。
数字基础设施的能耗强度如果没能得到有效控制,数字经济的低碳效果就会大打折扣。一个数据中心可以有几千个甚至几万个机架,通过管理软件进行组合。
大量布置在城区的5G基站、边缘计算服务器、电动汽车的充电桩,将对现有的城市配电网带来巨大冲击。这些互联的设备很大一部分都接到电源上,平时处于待机模式。它们一共消耗了340TWh的电力,平均每台22kWh。4G基站在城区的覆盖半径是1000米-3000米,而5G基站覆盖半径按照其采用的频段(电信3.4-3.5GHz。
无线通信从1G到5G发展,所用的频段越来越高,导致信号传输的距离逐步缩短,基站覆盖面积变小,因而需要部署更多的基站。西部地区大量建设大型数据中心将增加当地电力消费,减少外输电量,改变西电东输格局。(作者为北京国际能源专家俱乐部总裁。5G基站建设前需要对现有电网及其配套设施进行扩容。
即使如此,数字经济的发展必将进一步推动数据的爆发性增长,带动数据传输、存储、计算、应用环节和互联设备的能耗大幅度上升。随着新兴技术的快速发展,特别是高性能计算设备和GPU(Graphic Processing Unit)服务器的使用,单机机架的功耗将朝着20-30kW甚至更高规模发展。
端设备:或增加17GW除了边缘计算服务器之外,越来越多的计算与数据存储功能会被整合到终端设备上,这些带有智能与互联功能的设备叫端设备。二是将数据中心建设与分布式能源生产(风、光、水、各类热泵)同步考虑,尽可能减少对电网电量的需求。
基于其高功率需求,大规模5G基站建设所引起的耗电账单(一座功耗10kW的基站每年电费就要7万多元)不仅是电信运营商的不堪承受之重,对于城市配电网来说也是非常严重的挑战。5G基站和数据中心的170GW需要全年8760小时连续运营,消耗的电量就是1489TWh,加上17GW端设备消耗的50TWh,就是1539TWh,是2019年全国耗电量(7225TWh)的21.3%。为此,建议国家在十四五规划中高度重视数字新基建引发的电力需求剧增以及电力布局改变的问题,做好满足电力增量需求、优化电源布局的规划工作。按照工信部赛迪研究院的数据,全国目前有48%的数据中心PUE值在1.8以上,即为了提供1单元的计算电力,需要同时消耗0.8个单元来提供制冷等辅助服务。边缘计算所用的处理器和机架与大型数据中心的基本相同,因此可以设定边缘计算与集中计算的比例来推算边缘计算所需要的机架数量。在数字基础设施建设密度高的东部沿海地区布局更多的电源,一方面满足新增电力需求,另一方面以弥补数据中心在西部建设(10.610, 0.00, 0.00%)带来的西电东送电量的减少。
移动2.5-2.6GHz和4.8-4.9GHz)不同而不同,一般在300米-450米之间。结合两者的预测,在2025年,全球联网的智能设备应该在500亿左右。
但这一数字与整体联网设备的数量相比相形见绌:到2023年,联网设备数量为293亿台,而2018年为184亿台。结合这两组数据,如果我们取2500亿kWh作为比较保守的2020年全国数据中心总耗电量,并取8kW为数据中心的机架平均密度(标准机架),那就得出全国数据中心在2020年有357万个标准机架在运行,需要的电力容量(包括制冷等非IT部分)支撑是28.5GW。
数字技术是我们在本次疫情居家隔离期间最大的帮手,也是疫情后新基建的最大受益者。赛迪研究院2020年6月发布的研究报告估计,到2020年底,全国的5G基站将到达63万座。
2020年2月,《Science》杂志刊登了美国五位学者的一篇论文《重新校准全球数据中心能耗估算》。另一方面,IT设施包括服务器的能效提高能在多大程度上减缓数据中心的电力需求。由于这些消耗之前没人做过系统的分析且在传统能源工作者关注的范围之外,大家普遍认为数字新基建耗能不高。在上述白皮书中,华为预测到2026年,中国的电信运营商将有475万座5G宏基站和950万座小微基站在用毫米波技术运营。
具体来说,有以下几点:一是充分考虑到数字技术基础设施对电力增量的需求,结合疫情后其他领域的电力需求趋势分析,科学合理地规划建设新的电源,特别是清洁电源,以保证全国范围内的电力供应保障。如果商业模式成熟,更多的5G基站将会布局在工业、交通等应用场景,相应的电力需求及配网设施投资也会增加。
精准估算数字基础设施的电力需求需要更加细致严谨的调研。根据其他相关文献,对于5G基站来说,站点的通信设备能耗和其他辅助能耗比例平均在50∶50左右。
鉴于中国经济规模和在数字化领域的领先地位,在全球智能设备份额中占10%不成问题,也就是50亿。家庭级的飞基站的能耗可以纳入端设备。
此外,数据中心需要非常可靠的电力供应,都带有自己的备用电源。通过宏基站和微、皮、飞基站的组合可实现一个城区的全域覆盖。因5G基站覆盖的距离要比4G短,按照保守的一个4G基站需要1.2个5G基站来计算,替代全国现有的4G基站需要650万座5G基站。随着数字经济的持续发展,这一比例还会快速上升。
结论与建议5G的大规模普及存在商业可行性方面的挑战,基站的高能耗也可能成为其推广的制约因素之一。毫无疑问,技术还会进步,数据中心单位数据处理的能源效率还会提高,但在数据处理量快速上升时如何把新增电力需求控制在合理水平?这是一个重大问题,需要继续深入研究。
边缘计算要么将存储与计算能力放到端设备(如手机),要么将服务器安装在应用场景中。中国自2015年以来,数据处理量每年以95%的速度增长,与全球数据量每隔11个月翻番的速度可以相比。
值得注意的是,为了降低数据中心的PUE值,拥有庞大服务器群的云计算、互联网企业纷纷在电力资源丰富、气候凉爽的偏远地区(如广西、内蒙古)建立数据中心,此举虽然降低了PUE,但减少了原来规划输出到东部沿海省份的电量。以上2025年5G基站对于电力负荷的增加(21.65+15.26=36.91GW)是基于今天5G基站的平均7kW来测算的。
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