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    汤洋:光伏与智能算力融合发展趋势

    乡村经济

    2024-04-16 22:41:03

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    (原标题:汤洋:光伏与智能算力融合发展趋势)

    各位领导、各位专家、各位同仁,下午好。接下来我向各位汇报《光伏与智能算力融合发展趋势》。

    国华能源投资公司是国家能源集团旗下专业从事新能源的企业。国家能源集团是由原神华和原国电两个央企,于2017年合并重组成一家新的央企,集团旗下有两个企业专门做新能源的开发,一个是国华投资,另一个是龙源电力。国华能源投资公司专门从事风电、光伏、氢能、产业基金这些项目的开发和运营工作,目前在全国的风电光伏场站有146个,并且在澳大利亚和希腊也有在运营的风电场。

    实际上原神华集团的太阳能电池和光伏研究起源于2012年,2018年成立了绿色能源与建筑研究中心,2022年开始划归国华能源投资公司,专门从事新能源的技术研发,尤其是和我们今天这个主题“新质生产力”相关,我们绿能中心专门从事一些新的技术研发、产业拓展和孵化的工作。

    中国地理上有一条很有名的胡焕庸线,北起黑河,南至腾冲。在西部地区,对风电来说,我们有非常好的风光资源,但用电需求没那么大,负荷低;现在在东部地区,我们已经很难找到集中连片的土地大规模地建设风电和光伏项目了,但东部地区的负荷非常高、用电量非常高,中国在地理上是这种用电的需求和风光资源的不平衡属性,这也决定了东侧和西侧两种不同的开发模式。毫无疑问,西部这几年的主旋律就是大基地,从百万千瓦,甚至到千万千瓦,甚至还有更大规模的开发。而对于东部地区来说,我们找不到非常好的土地和集中连片的土地,现在找一个100MW的土地都很困难了,那怎么办?对光伏来说,首先是做分布式光伏,在屋顶上做,甚至现在开始往墙体上做。从前年往前数三年,每年分布式光伏新增装机量都超过了集中式光伏,但去年集中式又反超分布式。也有很多不同的声音,未来的分布式将怎样发展?从去年年中到现在,整个分布式虽然还在快速增长,有人说未来会爆雷,我们也在持谨慎的态度,而且分布式自身也存在一些问题,包括今年开始,很多区域都爆出了红区。还有一条路,东部陆地区域没有了,只能做海上风电,现在已经从近海在往深远海去做了,现在近海装机式光伏未来必将往深远海去拓展。

    而能源,尤其是新能源,它与智能算力、智算中心的结合,从去年开始逐渐热起来。算力可以分为三类。

    一是通用算力。包括我们前年大规模建设的“东数西算”。

    二是智能算力。这个概念近几年逐渐开始热起来,主要以GPU异构计算为基础,构成这种智能算力。

    三是超算算力。主要服务于大的科学计算和特殊场合的应用。

    智能算力的载体,实际就是智算中心,智算中心集成的主要设备,成本最高、占比最高也耗能最大的,就是GPU设备。目前智能算力呈现出算力多元化、产业协同化、服务一体化、能耗低碳化、价格普惠化、部署超前化、技术可信化的趋势,它逐渐演变成公共算力服务平台、数据开放共享平台、智能生态建设平台、产业创新集聚平台。

    所以从去年年底到现在,有几种说法,在网上以及各种媒体上很火,黄仁勋说,AI的尽头是光伏和储能。但实际我们专门去查了黄仁勋当时的采访视频和新闻,他没有说过这句话,但他说的大概意思是,人工智能的发展,对于能量的需要,已经超过了电力增长的需求。意思大差不差,但他的原话并没有说过AI的尽头是光伏和储能。包括OpenAI的Sam Altman和埃隆·马斯克也都说过类似的话:算力和能源是密不可分的。尤其是能源,现在或不远的未来,不是看你能掌握多少GPU,主要看你这些GPU会耗费多少的电力,电力将变得非常重要,把原本看似不太相关的两个行业(AI和电力)结合在了一起。

    AI大模型的耗电量确实比较大,由于各种不同新的模型、新的算法出来,它的增长趋势是比较陡峭的,我们预期未来这个曲线还会更加陡峭。当然有可能GPU的能耗会更低,包括上个月刚发布的200系列的GPU,能耗会更低,这可能是未来的趋势,也许未来不会耗这么大的电,但现在它还是非常耗电的。

    我们总是定性地去说AI很耗能,用了非常多的电力,到底用了多少电力?在这里我们也做一个定量的计算向各位汇报一下。我们以GPT3为例,因为在学术界,GPT3公布了很多内容、能耗这样的数据,我们可以拿得准。我们也可以以GPT3.5/4/5来举例,但不一定稳妥,但GPT3的数据在学术界是有过准确发表的。对于100P的算力集群来说,如果做GPT3这种大模型的训练,需要用时50天。如果这个算力的规模达到了500P,用时时间可以降到10天。进一步增大到1000P,可以降到5天。如果增加到1500P(这个已经非常恐怖了,在中国实际上连500P的都很少见),这个大规模的训练时间会降低到只有3天。如果你需要更短的时间把这段训练跑完,那你就需要更多的GPU,你需要的GPU的数量是急剧上升的,需要上万颗甚至几十万颗。定量来算它的能耗,如果极限情况按照1500P来计算,单日的能耗将达到22万度电,训练一次所需要耗费的能耗是74万度电,对于我们做光伏、风电来说,这个耗电量并不是很大,一个100MW光伏发电一年的发电量就足够它用了。但这就是一个不确定性,这就是未来的增长。例如OpenAI和微软联合发布的,要投资1000亿美元投资上百万GPU去跑,这个耗能是巨大的。现在我们总说AI耗能,现在耗能没那么大,虽然现在微软的服务器还是耗了很大的能,但中国现在实际没有那么大的耗能,一台服务器,我们现在还能从其他渠道搞到H100的服务器,一台服务器里面8个H100,12W功率,512的机器一乘,也没有多少。

    我们预计的未来,不是五年、十年的未来,可能是非常近的未来,就可能是一年、半年甚至几个月之后,它的耗能会增加得非常快。增加的电力,难道还要由火电或其他方式消耗吗?它将和风电形成怎样的优势?我们认为,在西部可以和光伏结合,智算中心直接建在光伏的园侧。

    还有一种可能性,太阳能光伏板,把光伏转化成电,它不是一个储能装置,存不下,但服务器要求稳定,甚至要配很多UPS。光伏电池板本身不是储能装置,而光热本身有其他的储能形式,所以它可以和储能做结合。我们说的中高温太阳能发电(CSP)在过去二十年都没有获得很高的发展,问题就是成本过高,效率增加的又不快。我们经常看到,每隔几个月国家能源局就会发布中国的数字,上面写的是装机量的数字,包括光伏和光热的数据,有时候我们直接把这个数字拿出来说是光伏的,大差不差,光热相比光伏连零头都不到。为了解决智算中心的问题,我们可以在其中加配光热,去年在西部,尤其是在新疆、甘肃,上了很多光热项目,但都是光热+风电+光伏,一般都是10:1的配比,因为单算光热,它的NPV是负的,是不赚钱的。把这个配比下来,一般在10:1,ROI就可以达到7。

    再就是跟氢结合,但氢不是一次能源,是二次能源,还有另一个问题,氢本身不赚钱,它赔钱,所以跟光热是一样的,需要把投资配比、项目设计方案进行结合和融合,要依靠赚钱的风电光伏把这个成本兜回来,或者通过赚钱的智算中心把这个成本找回来。

    中国在“东数西算”上规划了几大算力枢纽,离我们最近的就是中卫集群,离我们非常近,坐火车1.5小时就到了,但实际上整个“东数西算”工程也存在一些亟待解决的问题。智能固算不太一样,它分训练和推理阶段。在训练阶段,对网络延迟的要求没有那么高。

    在东部地区,因为找不到那么大的土地去建设了,所以可以从智算中心这个楼本身去找办法,去做分布式光伏。

    这是我们在北京做的一个项目,是一个小型示范数据中心项目,屋顶和立面都做上光伏板,加上能源转型系统。为了达到快速地建设和施工,做了BIPV技术,把它做成装配式光伏建筑智算中心。可以在这个智算中心里面加入一些能源的管控系统。

    另外,模块化、装配式的智算中心已经是现在很常见的。

    另外,东部地区会做海上光伏。自然资源部出台文件,目前中国的海上光伏是暂时停滞的,但我们相信这个应该是暂时的停滞,未来会获得很大的发展。而制约海上光伏发展的最大问题是成本过高,近海做装机式,远海做漂浮式,目前漂浮式技术不成熟,做不了。近海的装机式成本也太高。

    我们也在大力进行技术研发和工程项目,我们将在东营建成世界真正意义上的1GW的海上光伏工程项目,可进一步降低它的PUE和能耗。

    智算中心、光伏和风电结合,肯定是集聚产业集群的,所以对地方政府来说,可以带动产业孵化、绿能基建、基金融投、地产增值、人才集聚、行业赋能、算力基建。就像今天上午各位领导所讲的那样,这个产业不仅仅是要自己发展,不是做一个基建,而是要带动共同富裕,带动整个地区的人民一起往前走。

    而这个GPU,我们现在最卡的不是算力,不是能源,就是GPU,它被国外“卡脖子”,所以我们希望这个GPU可以像15年前的光伏一样,复制光伏逆袭的奇迹。光伏很像房地产的开发,能量密度很低,到处去找地,我们把陆地都铺满了,只能往房子上铺,房子上铺完了就往海面铺,海面铺满了怎么办?往太空中铺。我认为光伏是一个过渡能源,不是终极能源,终极能源一定是可控核聚变,但有一种说法,说它永远是50年后的能源,但现在给我们提供了一个契机,就是人工智能,把AI和光伏结合起来,可能会加速。因为原来我认为可控核聚变真的要50年后、20年后,但现在AI给我们提供了这样的可能性,在光伏和AI的合力融合之下,有可能我们会更快迈入人类的终极能源形态。

    整个报告中,一共有17张图片,是由人工智能AI生成的。

    谢谢。

    本文为速记稿件,未经过嘉宾审核。

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