AI 带动算力需求激增，算力电力协同发展大势所趋
思瀚产业研究院    2025-05-28

AI 发展进入算力需求与能源消耗相互强化的循环，对全球能源供给体系提出了严峻考验。根据 EPOCH AI 的统计，从早期 Tesla K20c 芯片仅能提供 3.5TFLOPS 算力却需消耗 225W 功耗，到现代 AI 专用架构的崛起，算力性能与 功耗水平同步实现了跨越式提升。

2020 年，NVIDIA A100 芯片以 312TFLOPS 的 算力突破和 400W 功耗树立了新的行业标杆；2022 年问世的 H100 芯片更将算力 推升至 756TFLOPS，功耗相应增至 700W。至 2023 年，B100 芯片单卡算力突破 1750TFLOPS 大关，在保持 700W 功耗的同时实现了能效优化。而最新发布的 B200 和 B300 系列，不仅算力分别达到 2260TFLOPS 和 3000TFLOPS，功耗更是突破千 瓦级门槛。

特别值得一提的是 GB300 芯片，其 4000TFLOPS 的巅峰算力配合 1500W 功耗，将 AI 计算能效比提升至前所未有的高度。这一演进历程清晰地表明，在 追求极致算力的道路上，每一代产品都面临着功耗激增的严峻挑战，同时也推 动着能效优化的持续突破。

中国智能算力供给四年激增十倍，年内算力预计突破千 EFLOPS 大关。从 2019 年至 2024 年间，中国智能算力规模实现跨越式发展，从 75EFLOPS 跃升至 725.3EFLOPS，四年间增长近十倍，年均复合增长率高达 76.8%，展现出强劲的 发展势头。从年度数据来看，2021 年智能算力规模达到 155.2EFLOPS，同比增 长 106.93%，首次突破百 EFLOPS 量级；2022 年继续攀升至 259.9EFLOPS，增速 保持在 67.46%的高位。

根据 IDC 行业预测，2025 年中国智能算力规模将突破 千 EFLOPS 大关，达到 1037.3EFLOPS，标志着中国人工智能基础设施建设迈入 新阶段。虽然未来增速将逐步放缓，但智能算力仍将保持 30%以上的稳健增长 态势。预计到 2028 年，中国智能算力总规模将达到 2781.9EFLOPS，为数字经 济发展提供强有力的算力支撑。这一发展轨迹不仅体现了中国在人工智能基础 设施领域的快速布局，也预示着智能算力正在成为推动数字经济发展的核心引 擎。

中国算力需求呈现指数级增长，算力激增带来显著的能源挑战。参考斯坦福人 工智能研究所数据，以 GPT-3 为例，单次训练耗电量高达 128.7 万千瓦时，而 随着模型参数规模的持续扩大，训练能耗呈现非线性攀升趋势。根据中国信息 通信研究院统计，中国企业正加速布局大模型研发与应用，35%的企业已开展初 步测试，24%投入生成式 AI 研发，预计 2025 年超半数中国 500 强企业将部署 AI 自动化系统。

2023 年，中国数据中心用电量达 1500 亿千瓦时，同比增长 15.4%，远超全社会 5.8%的用电增速，占全国总用电量的 1.6%。据中国信息通 信研究院预测，2030 年算力中心用电量可能突破 7000 亿千瓦时，占全社会用 电量的 5.3%，甚至更高。面对这一趋势，行业正积极探索可持续发展路径，通 过算力电力协同优化能源结构，推动液冷技术、混合精度训练等创新方案，降 低能耗并提升能效，构建"算力跟着能源跑、能源跟着算力跑"的绿色发展模式， 以平衡 AI 算力增长与能源可持续性。

中国数据中心行业正面临电力成本高企与电网承载压力的双重挑战。根据思瀚产业研究院统计，中国数据中心运营成本中电力支出占比高达 56.7%，远超设 备折旧和房租等其他成本项。具体能耗构成显示，制冷系统占 40%，IT 设备占 42%，两者合计超过总能耗的八成，成为节能优化的重点领域。

随着智算中心建 设规模扩大和单体功率持续增长，部分地区电网已面临扩容压力。这一现状揭 示了能效提升的三大关键方向：在制冷环节推广液冷技术和间接蒸发冷却方案， 在 IT 设备端采用高密度定制化服务器和低功耗芯片，同时加强可再生能源应 用和智能调度系统部署。电力成本的高敏感性要求行业必须建立算力电力协同 体系，通过技术创新和精细化管理实现绿色发展。

算力电力协同发展通过全产业链深度融合，构建起'算力-能源-业务'三位一体的绿色发展新范式。算力电力协同发展是以新型电力系统为支撑，以全国一体化算力网建设为指引，通过全要素、全生命周期的系统性创新，推动两大产业 深度融合的绿色发展新模式。这一协同体系经历了初期探索、起步发展、深度 协同到全面融合的演进过程，在产业规划、生产运营、资源调度和市场体系等 层面实现全局优化。

通过智能调度、源网荷储协同、新型供电备电技术、绿电聚合供应等创新手段，结合源荷互动、储荷互动、网荷协同等具体举措，构建 起覆盖算力中心规划、设计、建设、运营全生命周期的协同机制。这种深度协 同不仅体现在技术层面的革新，更形成了"算力跟着能源跑、能源跟着算力跑、 业务跟着绿算跑"的新型发展格局，最终打造出技术先进、供需匹配、绿色低碳、 安全可靠的算力中心集群。

作为绿色算力发展的必然选择和进阶路径，算力电 力协同通过设备、设施、平台和应用层面的多维创新，在提高能效、降低能耗 和清洁转型等方面取得显著成效，既支撑了电力系统的灵活调节和数字化转型， 又推动了数字经济与能源经济的协同高质量发展，为实现"双碳"目标提供了创 新解决方案。

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