随着信息技术的迅猛发展，数据中心作为数字经济的基础设施，其重要性日益凸显。然而，数据中心的高能耗问题也逐渐成为制约其可持续发展的瓶颈。为了响应“东数西算”和“双碳”等国家战略，数据中心需要采取更为高效、绿色的关键技术来提升能源利用效率和减少碳排放。其中，液冷技术和储能技术作为数据中心的关键技术，在算电热协同中发挥着重要作用。

一、“算电一体”新型供能体系建设

随着2022年2月旨在优化国土空间算力基础设施布局的“东数西算”工程正式启动，横贯东西部8个算力枢纽节点批复，10个国家数据中心集群敲定，“东数西算”将加速推动算、电跨部门协同联动机制的建设。“东数西算”框架下，数据中心将更具基础设施属性。电力企业投建的大型数据中心将逐步开展资源租赁、数据托管、代建代维等算力增值服务。“东数西算”引导东部城市布局规模适中、实时性高的边缘计算数据中心，电力企业通过将变电站改造为“多站融合”，能在空间上为边缘计算站点布局提供站址、电力、网络等共享资源，进而推动电力基础设施形态变化，成为“电力+算力”资源服务商。

数据中心集群是电力工业大用户、新型负荷主体，将有效提升可再生能源基地资源消纳水平。“双碳”目标下，数据中心电能使用效率（PUE）、可 再生能源利用率指标要求更为严格（国家枢纽节点PUE降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A以上）；新型电力系统建设面对的数据采集、处理量指数级增长，将显著增加算力需求。这均将使得数据中心与电力系统的耦合性更强。

“东数西算”综合考虑能源电力资源分布、网络、气候等条件对算力资源进行再配置，将对算、电协同带来深远影响，是引导“算随电走”，将有效推动绿色低碳电源中心与算力资源供给中心协同建设，形成“算电一体”的新型供能体系。截至目前，“东数西算”工程规划的10个数据中心集群中，包括张家口、韶关、贵安、中卫等在内，均为可再生能源基地。

数据中心的高耗能属性、算力基础设施的网络属性、算力服务未来的公共属性，以及“双碳”目标对数据中心电能利用效率的更高要求，将推动未来算力、电力在规划运行机制上呈现强相关趋势。

二、液冷技术在数据中心的应用与优势

1、应用现状

液冷技术作为数据中心散热领域的一种革命性解决方案，近年来受到广泛关注。液冷技术主要分为冷板式和浸没式两种。冷板式液冷通过在服务器内部安装冷板，利用冷却液直接带走CPU、GPU等高热部件的热量；而浸没式液冷则是将整个服务器部件浸没在冷却液中，实现更高效的热交换。

2、技术优势

①高效散热：液冷技术利用液体的高导热性和比热容，能够迅速吸收并分散热量，有效降低服务器的运行温度，提高散热效率。相比传统的风冷技术，液冷技术支持的机架功率密度可达60kW，远高于风冷技术的12kW。

②节能减耗：液冷技术的使用可以显著降低数据中心的电能消耗。据中国信通院云计算与大数据研究所数据中心部副主任谢丽娜指出，液冷技术通过高效制冷，能够有效降低数据中心的总能耗，从而降低PUE值（电能利用效率）。目前，已有建成运营的液冷数据中心PUE低至1.1以下，远低于“东数西算”工程要求的1.25以内。

③提高稳定性：液冷技术还能提高服务器的稳定性和使用寿命。由于液冷技术能够更好地控制服务器的运行温度，减少了因高温引起的硬件故障和性能下降，从而提高了服务器的稳定性和可靠性。

三、在算电热协同中的地位和作用

液冷技术在算电热协同中扮演着至关重要的角色。首先，液冷技术通过高效散热，解决了数据中心因高功耗而产生的散热难题，为算力资源的稳定运行提供了保障。其次，液冷技术释放的低品位余热可以通过热泵等技术进行回收利用，为数据中心周边的建筑和工业用户供热，实现能源的梯级利用和热能的综合管理。最后，液冷技术与储能技术的结合，能够进一步优化数据中心的能源配置，提高能源利用效率，降低碳排放。

四、储能技术在数据中心的应用与优势

1、应用现状

储能技术在数据中心的应用主要包括电池储能和飞轮储能等。电池储能通过电池组将电能转化为化学能储存起来，在需要时释放电能供电；飞轮储能则利用高速旋转的飞轮来储存机械能，通过电机将机械能转化为电能。

随着数据中心对电力供应可靠性和稳定性的要求不断提高，储能技术逐渐成为数据中心不可或缺的一部分。据市场调研机构IDC预测，未来几年内，全球数据中心对储能技术的需求将持续增长。

2、技术优势

①提高供电可靠性：储能技术能够在电网故障或停电时提供应急电力供应，确保数据中心的正常运行。同时，储能技术还能够通过削峰填谷等方式优化电网负荷，提高供电的可靠性和稳定性。

②促进可再生能源消纳：储能技术能够将可再生能源（如太阳能、风能）产生的间歇性电能储存起来，在需要时释放供电，从而促进了可再生能源的消纳和利用。

③降低运营成本：储能技术通过优化电网负荷和减少备用电源的使用，能够降低数据中心的运营成本。同时，储能技术还能通过参与电力市场交易等方式创造经济效益。

五、在算电热协同中的地位和作用

储能技术在算电热协同中同样扮演着重要角色。首先，储能技术通过提高供电可靠性和稳定性，为算力资源的持续运行提供了有力保障。其次，储能技术促进了可再生能源在数据中心的应用和消纳，推动了数据中心向绿色低碳方向发展。最后，储能技术与液冷技术的结合，能够进一步优化数据中心的能源配置和管理，提高能源利用效率，降低碳排放。

六、算电热协同的整体作用

1、宏观层面

从宏观层面看，算电热协同是响应“东数西算”和“新型电力系统”国家战略的具体表现。通过优化算力资源和新能源资源的时空匹配布局，算电热协同促进了能源与信息的协同共赢。同时，算电热协同还推动了新型电力系统的稳定调节和灵活运行，提高了电力系统的整体效率和可靠性。

2、介观层面

在介观层面，算电热协同通过利用数据中心内置的灵活性资源（如柴发、UPS储能、制冷系统等），实现了电力需求侧的灵活调节和“源荷互动”双向技术和模式。这种调节模式不仅提高了电力系统的平衡能力，还促进了低品位余热的回收利用和热能的综合利用。

3、微观层面

在微观层面，算电热协同通过液冷技术和储能技术的结合，优化了数据中心的能源配置和管理。液冷技术通过高效散热和余热回收，提高了数据中心的能源利用效率和稳定性；储能技术则通过提高供电可靠性和促进可再生能源消纳，降低了数据中心的运营成本和碳排放。两者的结合，使得数据中心在算电热协同中实现了能源的高效利用和低碳排放。

七、液冷技术的节能案例

据中国信通院云计算与大数据研究所数据中心部副主任谢丽娜介绍，采用液冷技术的数据中心PUE值可以低至1.1以下。四川能投天府云数据产业基地位于成都简阳空天产业园，项目于2021年12月开工，2022年8月15日封顶，是四川省重点推进项目，是四川能投集团落实省委、省政府“5+1”产业布局在数字经济领域的引导性新基建标杆项目。

项目一期投资9.75亿，占地208亩，建筑面积47000平方米，包括3栋单体建筑，其中2栋数据中心楼、1栋运营楼，规划5000个平均功率5.49KW的高标准机柜。项目遵循国家标准A级数据中心建设等级要求，并采用冷板式液冷、水冷+自然冷却和余热回收等技术，依托四川能投自身的绿色能源优势，借力集团在相变液冷、地热、储能、氢能等方面的内部资源，实现PUE小于1.25的目标。

液冷技术和储能技术作为数据中心的关键技术，在算电热协同中发挥着重要作用。液冷技术通过高效散热和余热回收提高了数据中心的能源利用效率和稳定性；储能技术则通过提高供电可靠性和促进可再生能源消纳降低了数据中心的运营成本和碳排放。两者的结合使得数据中心在算电热协同中实现了能源的高效利用和低碳排放。未来，随着技术的不断进步和应用的不断深化，液冷和储能技术将在数据中心领域发挥更加重要的作用，推动数据中心向绿色低碳方向发展。