能耗、成本、碳排三重壓：智算中心如何借“算電協同”實現破局？

在人工智能浪潮席卷全球的當下，一場深層次的能源革命正浮出水面，成為業界無法回避的焦點。英偉達CEO黃仁勛曾直言，“如果你假設計算機不會變得更快，你可能會得出一個結論——我們需要14個不同的星球、3個不同的星系和4個太陽來為這一切提供能量。”OpenAI創始人薩姆·奧爾特曼也表達過類似的觀點：“下一波生成型人工智能系統消耗的電力將遠遠超出預期，能源系統將難以應對。”

特斯拉CEO埃隆·馬斯克更是多次敲響“電荒”警鐘，他指出，“目前算力增長已經面臨瓶頸，接下來變壓器會陷入短缺，緊接著就是電力，我們將沒有足夠的電力來運行所有的芯片。”這些言論并非危言聳聽，而是折射出AI浪潮背后算力需求與能源供給之間的矛盾與依存關系。

算力需求的爆發式增長，正以前所未有的速度吞噬著電能，使得數據中心在承載算力洪流的同時，也面臨著能耗激增、成本壓力、碳排管理三大嚴峻挑戰。傳統的“先算后電”的線性發展模式已無法適應智算中心高密度、高波動、快發展的運行特性。這亟需一種全新的、系統性的解決方案來打破僵局。

如何在保障算力的同時，走出高能耗、高成本、高排放的困局？“算電協同”正成為行業破局的共識。根據《算電協同技術白皮書（2025）》的定義，算電協同是指以新型電力系統和全國一體化算力網為基礎平臺，通過技術創新、機制改革和產業融合，實現電力系統與算力基礎設施在規劃建設、運行調度、市場交易、技術創新等全環節的深度協同。

在此背景下，施耐德電氣提出的“算電協同”三層架構及系統化解決方案，為智算中心的可持續發展提供了清晰的實現路徑。這一方案從不同層面協同優化，確保在提供高性能算力的同時，實現能源利用效率的最大化。

智算中心的雙重困境：能源壓力與業務挑戰

作為AI時代的“數字油田”，智算中心的能源消耗正呈幾何級數增長。根據《綠色算力發展研究報告（2025年）》，2024年我國數據中心用電量1660億千瓦時，占全社會用電量約2%。施耐德電氣商業價值研究院預測，到2030年，我國數據中心在用電量高情景下或突破7000億千瓦時，占全國總用電量5.3%。

來源：中國電力發展促進會電力與算力協同發展專業委員會《電力與算力協同發展藍皮書》，2024年8月；《

大量調研企業反映，未來三年數據中心年均用電量增長將超過15%。這意味著，智算中心不再是傳統意義上的穩定用電負載，而是成為電網中最具挑戰的“超級變量”。這種能耗模式的變化，正迫使數據中心重新審視能源管理的邏輯。

持續上漲的電價和龐大的能源消耗，直接轉化為數據中心的運營成本，不斷吞噬著運營商的盈利空間。2025《算電協同——數據中心的能源挑戰與應對》數據顯示，數據中心運營成本中，電費占比高達57%。如何在滿足用電需求的同時有效控制成本，成為數據中心管理者必須面對的挑戰。

與此同時，面對AI技術的飛速迭代，老舊設備往往難以滿足新型工作負載的需求，其高昂的折舊成本和落后的能效表現，迫使企業必須進行大規模的更新改造。這一趨勢雖契合國家發改委印發的“十四五”循環經濟發展規劃，但在有限的預算內實現高效、可持續的升級，仍是擺在所有數據中心面前的現實難題。

在國家“雙碳”戰略背景下，數據中心作為高能耗產業的代表，其碳排放壓力日益凸顯。政策法規、企業社會責任，以及客戶的綠色采購需求，都在倒逼數據中心加速綠色轉型。如何通過技術創新，實現能源的高效利用和碳排放的有效控制，成為智算中心可持續發展的必經之路。

除了能源困境外，智算中心的業務運營也面臨多重挑戰。首先，供電穩定性。智算AI集群計算與集群通訊模式導致智算中心功率不再是穩定負載，集群小時級波動率是云計算的10倍，高達50%。傳統的供電架構在面對這種高頻、大幅度的負載變化時，容易出現電壓不穩甚至故障，從而影響業務連續性。

來源：北京理工大學王永真教授《電力-算力-熱力全要素協同機制及關鍵技術》

其次，供配電與散熱瓶頸。AI服務器的單機柜功率密度已突破傳統極限，普遍達到20-50kW，部分液冷機柜甚至超過100kW。傳統的風冷制冷和UPS供電架構已難以匹配。這迫使行業必須在供配電和散熱技術上進行革命性升級，尋找更高效、更具彈性的解決方案。

此外，由于智算中心架構復雜、設備種類繁多，其運維管理的難度和風險也隨之增加。傳統的人工運維模式已無法有效管理如此龐大且復雜的系統，運維人員需要借助更先進的數字化工具，實現自動化、智能化的運營管理，以降低人為失誤風險，提升整體運維效率。

破局關鍵：施耐德電氣“算電協同”三層架構解析

面對上述挑戰，施耐德電氣提出并踐行“算電協同”這一行業創新理念，通過深度融合算力與電力資源，實現二者的高效協同與動態優化配置。施耐德電氣不僅提供硬件創新和軟件賦能，更通過咨詢和改造服務，幫助數據中心客戶實現老舊設備的更新，助力數據中心從能源消耗者轉型為穩定、高效、低碳的基礎設施。

施耐德電氣的算電協同解決方案，構建了三層架構體系，上層、中層和底層各個要素之間達到協調，實現資源的最優配置和系統的高效運行。

施耐德電氣數據中心解決方案

底層——電力供給基礎設施：強韌的“基石”

這一層是算電協同的基石。在AI訓練負載帶來的功率波動挑戰下，底層的電力系統必須具備高可靠性和動態響應能力。施耐德電氣通過提供完整全面的供配電設施和架構升級，為用戶構建堅實的電力供給基礎。其中，兆瓦級Galaxy VXL UPS、EcoStruxure Energy Operation等創新產品，正是這一體系中的重要代表。

Galaxy VXL UPS采用超緊湊、模塊化設計，具備超高功率密度，可靈活擴展至1250kW，同時其eConversion模式下的效率高達99%，能夠顯著降低能源損失。更重要的是，它專為應對高密度AI工作負載而設計和驗證，能夠有效平滑AI算力所帶來的功率波動，保障供電質量和穩定性。

施耐德電氣的EcoStruxure Energy Operation電力綜合運營系統正是這一層的核心軟件平臺。該系統能夠全面覆蓋中低壓配電、微網監控、新能源監控及綜合能源管理等多元化應用場景。它搭載了數據可視化分析、故障智能診斷、事故溯源分析和AI決策輔助等專業算法，能夠綜合考量算力、電力特性及需求，兼顧算法效率、供應能力及成本，實現能源和算力調度的全局最優。

此外，在能源供給側，這一層還為多種能源（如光伏、風電等新能源）的接入提供架構支撐，使電力系統更具靈活性與穩定性。

中層——算力負荷：智能的“調節器”

這一層是算電協同的關鍵環節。它關注的不是簡單的算力輸出，而是如何挖掘IT負載的靈活性調節空間。通過實時監測和分析IT負載的功耗和運行狀態，中層系統能夠智能地調節非IT負載，例如制冷量的輸出管理。

施耐德電氣的SmartCool末端空調節能解決方案便是這一層中的代表性應用。它集成了先進的AI和機器學習技術，能夠基于IT負載的實時需求進行秒級同頻動態制冷輸出管理，將制冷能效提升至前所未有的精細化和智能化水平。

上層——算電協同機制：全局的“智慧大腦”

這是算電協同的頂層設計，也是未來實現全局最優的關鍵，目前這一層仍處在科研發展階段。雖然通過底層一體化能源管控平臺，能夠結合算力需求與功耗預測，開展一定程度的動態調優和負載靈活性調節，但距離真正實現全局最優的智算中心精益管控，還有一定的差距。

實踐驗證：“算電協同”方案落地案例與成效

“算電協同”的價值不僅停留在理念與藍圖上，更在真實的項目落地中得到了驗證。以施耐德電氣與川西數據、億安天下的合作為例，可以清晰看到這一體系化解決方案如何幫助智算中心突破能耗、成本與碳排三重挑戰。

案例一：億安天下——運營效率與可持續性的雙提升

作為AI算力服務平臺和數智化運營服務提供商，億安天下在快速擴張業務的同時，面臨電力穩定性和運營成本的雙重壓力。為了尋求突破，億安天下與施耐德電氣展開了深入合作，部署了面向數據中心行業的EcoStruxure？解決方案。

在硬件層面，億安天下的數據中心部署了Galaxy 3L UPS、PIX中壓開關柜、BlokSeT低壓配電柜，Easy Cooling和雷納多系列空調，并結合 SmartCool空調末端節能方案，實現了供配電與制冷系統的高效協同。

其中，SmartCool方案在項目應用中表現突出，融合機器學習技術，使空調末端基于IT負載的實時需求進行動態制冷輸出，實現秒級同頻變化。在不影響億安天下業務連續性的前提下，實現無損改造，并有效降低能耗。實踐結果顯示，在空調末端環節平均可減少30%以上能耗，直接降低PUE 0.04，兼顧可持續發展與業務增長。

整套方案落地后，億安天下的數據中心在能效和成本控制方面實現了實質性突破：數據中心綜合能耗下降15%，能源成本降低20%，運維人員減少30%，并縮短了30%的建設周期，交付效率顯著提升。這讓億安天下打造出具有國際領先水平的綠色數據中心，并多次獲評國家綠色數據中心。

正如億安天下懷來云總經理馬立明所言，“構建更可靠、可持續的數據中心，早已成為億安天下立足當下、面向未來的必然選擇。得益于施耐德電氣部署的專業產品與解決方案，我們獲得了客戶的認可與信任，構筑起有力的競爭優勢。”

案例二：川西數據——打造綠色算力高地

作為數據中心專業服務商，四川川西數據產業有限公司（川西數據）在雅安市打造了超大規模綠色數據中心，占地面積28萬平方米，機架數量4萬個，總算力規模達5912P，并以低至1.2的PUE和0.34元/度的電價優勢，成為直連國家一級骨干網絡的數據中心，躋身“國家綠色數據中心”行列。

在電力基礎設施建設方面，川西數據的數據中心部署了施耐德電氣的PIX智能空氣絕緣開關柜、預智低壓成套設備Okken、預智低壓成套設備BlokSeT和I-Line H系列高電流母線在內的中低壓配電設備，構建了穩定的電力傳輸與分配系統，保障了數據中心電力供應的可靠性與高效性。

在數字化能力建設上，川西數據的數據中心引入了施耐德電氣的PO電力監控系統、POI智能配電站控終端、PMB主動運維專家、PM8000系列電能質量檢測裝置等數字化工具，開展精準的電能質量測試，滿足數據中心在電力系統建設與運維中的多元化需求。

值得一提的是，POI智能配電站控終端作為站級分布式數字化方案，內建模型與核心算法，優越的產品交互操作體驗，通過對電力設備的就地監視、數據分析和可視化界面，提供定量與定性的結果呈現，為川西數據的數據中心運營、維護過程提供即時的策略反饋。

依托施耐德電氣覆蓋規劃、建設到運營的全生命周期服務與技術支撐，川西數據的數據中心進一步實現了節能降碳、提質增效與安全穩定運行，進一步夯實了“綠色算力高地”的行業標桿地位。

結束語

AI時代的能源挑戰，是技術、商業與社會責任的交織。施耐德電氣EcoStruxure？數據中心解決方案的核心優勢，正在于它跳出了傳統思維的局限，不再將算力與電力割裂，而是以“算電協同”這一系統性思維和實踐，為智算中心的可持續發展提供了完整且可落地的答案。

在2025年的云棲大會上，施耐德電氣向業界展示了其在算電協同領域的創新成果，包括AI賦能、軟硬件一體化的智算中心整體解決方案。同時，也展示了以AI嵌入的技術解決方案在工業制造、樓宇建筑、基礎設施等關鍵的能源領域的實踐。這些成果不僅是技術上的突破，更是對AI時代能源挑戰的一整套系統性思維和實踐，助力產業加速邁向數字化和綠色化的未來。

施耐德電氣正以其領先的技術和前瞻性的理念，攜手數據中心客戶及生態伙伴，共同構建一個更加高效、綠色、可持續的智算中心生態系統。我們呼吁行業同仁，關注能源效率和可持續發展，以確保AI技術的長期健康發展，共同迎接一個更加繁榮、更加綠色的智能時代。

責任編輯：張薇