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算力‑通信‑电网“三网协同”新基建发展研究报告
作者单位:泷澹实业(上海)有限公司、泷澹工业研究院、泷澹工业互联网中心
报告时间:2026 年 08 月
数据来源说明
本报告引用数据主要来源于国家 “十五五” 新型基础设施建设相关规划文件、工信部通信业运行统计公报、国家能源局电力运行监测报告、全国智算中心建设发展白皮书、工业互联网产业联盟年度研究成果、电网新型电力系统建设专项调研数据、重点省市算力网络建设实施方案、头部机构公开产业测算报告、行业公开招投标与项目落地统计资料。部分场景推演、趋势研判基于公开行业样本模型开展测算,非官方直接发布统计数值。报告中案例、产业现状分析素材来自公开行业研讨会、产业白皮书、上市公司公开披露材料。
免责声明
本报告仅为产业学术研究参考文稿,所有观点、研判、情景推演均不构成任何投资决策、项目建设、政策执行的直接依据。报告所引用第三方公开数据,不代表作者单位对数据真实性、完整性做担保,受统计口径、样本边界、时间节点影响,部分数据存在偏差风险。报告不针对特定市场主体出具商业评价,任何机构或个人基于本报告开展商业活动所产生的各类风险与损失,作者单位不承担相应法律责任。未经书面许可,禁止篡改报告内容进行二次发布、商业宣传。
目录
(注:本次交付移除目录页码标注)
一、绪论
二、“十五五” 时期六张网统筹机制下新基建发展时代背景
三、算力‑通信‑电网三网协同的核心概念、内涵与运行逻辑
四、工业互联网作为新一代通信网核心的功能定位与底座价值
五、智算中心高耗能特征与能耗约束现实矛盾
六、算力‑通信‑电网深度耦合的技术路径、业务模式与落地形态
七、当前三网协同新基建建设面临的现实堵点与系统性风险
八、国内外产业实践案例梳理与经验启示
九、面向 “十五五” 阶段三网协同高质量发展实施路径
十、产业价值、经济社会效益综合研判
十一、结论与展望
一、绪论
新型基础设施是数字经济与实体经济深度融合的物质载体,算力网络、通信网络、电力电网分别承担数字生产力的计算底座、传输通道、能源供给三大基础职能。随着我国数字产业规模持续扩张,智算中心、超算集群、边缘算力节点大规模铺开,算力设施电力消耗快速抬升,传统通信网络带宽、时延、调度能力难以匹配大规模算力跨域调度需求,传统电网在面对算力负荷高波动、潮汐式用电特征时,源网荷储调节压力持续增大。单一网络独立规划、独立建设、独立运营的模式,已经难以适配新阶段产业发展要求。
“十五五” 规划提出六张网统筹建设机制,将算力网络、新一代通信网络、工业互联网、新型电力系统、交通基础设施、物联感知网络纳入统一统筹框架,打破不同行业主管部门、不同运营主体之间的建设壁垒,推动跨领域基础设施协同规划、协同建设、协同调度、协同运维。算力‑通信‑电网三网协同,是六张网统筹机制当中最为关键的一组耦合关系。工业互联网作为新一代通信网的核心载体,向上承接多元算力调度需求,向下对接新型电力系统的源网荷储资源,成为串联算力与电网的关键中间枢纽。
智算中心属于高能耗数字基础设施,算力业务具备潮汐波动特征,业务高峰与业务低谷用电量差异巨大,传统建设模式下算力园区只关注算力供给能力,较少将电网调峰能力、新能源消纳条件纳入前期规划,造成部分地区出现算力项目有电无网、有算力无绿电、局部电网过载、能耗指标紧张、新能源电力无法充分消纳等现实问题。推动算力、通信、电网深度耦合,核心目标不是简单完成硬件物理连接,而是实现算力资源、通信带宽资源、电力能源资源三者的动态匹配,通过联合调度优化整体系统能效,降低全社会综合建设成本,提升新能源消纳比例,实现数字基础设施绿色低碳转型。
本报告立足于 “十五五” 六张网统筹机制政策框架,围绕工业互联网作为新一代通信网核心的定位,剖析智算中心高耗能带来的现实矛盾,系统梳理三网协同的内在逻辑、技术体系、现实瓶颈,结合国内产业实践,提出面向十五五时期的实施路径,客观评估经济与社会效益,为产业界、研究机构、项目建设主体提供研究参考。
二、“十五五” 时期六张网统筹机制下新基建发展时代背景
2.1 数字经济规模扩张倒逼新基建体系升级
数字经济已经成为驱动我国经济增长的核心动力,大模型训练推理、工业数字化改造、智慧城市、自动驾驶、元宇宙相关业务持续爆发,全社会算力需求保持高速增长。智算中心、边缘算力节点持续向全国各省市布局,算力不再是单纯互联网行业的基础设施,已经深度渗透制造业、能源、交通、医疗等实体经济领域。算力需求爆发的背后,是算力设施电力消耗的持续上涨,算力产业的能耗约束已经成为制约算力产业高质量发展的硬性约束条件。
通信网络层面,传统公众通信网络主要面向消费互联网业务,而工业场景下的算力调度、设备远程控制、海量工业终端接入,对网络时延、可靠性、切片隔离能力、确定性带宽提出更高要求。传统通信网与算力设施规划相互割裂,算力集群建设完成之后再扩容通信带宽,造成重复建设、资源浪费,跨区域算力调度的网络时延、带宽成本居高不下。
电力系统层面,我国正在全面推进新型电力系统建设,风电光伏等新能源装机规模持续提升,新能源发电具备间歇性、波动性特征,需要大量可调节负荷来平抑发电波动。智算中心具备可调节负荷潜力,算力任务可以在一定条件下跨时间、跨地域迁移,理论上可以成为新型电力系统当中重要的柔性负荷资源,但算力网络、通信网络、电网三者之间缺少统一调度接口,业务调度逻辑、电力调度逻辑分属两套体系,资源潜力无法释放。
过去多年,算力、通信、电网分属不同行业体系,算力设施由数字产业主体主导建设,通信网络由通信运营商规划布局,电网由电力企业统筹建设,三套网络规划周期、建设标准、考核目标各不相同。算力项目立项建设阶段,较少同步评估区域电网承载能力、新能源供给条件;通信网络建设没有充分匹配算力集群之间的高速互联需求;电网规划也未充分将算力这种新型大规模柔性负荷纳入负荷预测体系。分网建设模式带来资源错配,局部区域算力扎堆造成能耗压力,部分新能源富集地区算力资源不足,绿电资源无法就地转化。在此大背景下,“十五五” 提出六张网统筹机制,就是要从顶层规划层面打破行业壁垒,推动多类基础设施一体化统筹。
2.2 六张网统筹机制核心内涵
六张网主要包含算力网络、新一代通信网络(工业互联网为核心)、新型电力系统、综合交通网络、物联感知网络、空天地一体化网络。统筹机制核心内涵包含五个层面,统一规划布局、统一标准体系、协同建设实施、跨网调度运行、联合评估考核。
第一,统一规划布局。在国土空间规划、地方重大项目谋划阶段,同步开展多网资源评估。布局智算中心,需要同步评估区域通信骨干网资源、电网供电能力、绿电供给条件;布局电网新能源基地,同步考量周边算力、通信节点布局潜力,推动源荷就近匹配。
第二,统一标准体系。针对跨网交互场景,建立设备接口、数据交互、调度协议、能耗统计、安全防护的协同标准,解决不同行业技术标准不兼容的痛点。
第三,协同建设实施。鼓励多主体联合开展园区级、区域级新基建项目,算力园区建设同步配套通信高速光网、配套电网扩容改造,避免分批次重复开挖、重复建设。
第四,跨网调度运行。依托工业互联网底座,打通算力调度平台、通信网络编排平台、电网调度平台的数据接口,实现算力任务、网络切片、电力负荷三者之间动态协同调度。
第五,联合评估考核。改变单一网络内部考核导向,将综合能效、绿电消纳水平、跨网资源利用效率纳入新基建项目评估维度,不再单一追求算力规模、带宽规模、电网装机规模等单项指标。
六张网统筹机制并不否定各网络独立运行的主体责任,而是强调在规划、建设、调度、评估全链条增加跨行业协同维度,算力‑通信‑电网三网协同,是六张网统筹机制落地最为核心的实践场景。
2.3 工业互联网在新一代通信网络当中的核心地位
新一代通信网络包含公众移动通信、光传送网、算力互联网络、工业互联网多个组成部分。消费互联网业务更多依托公众移动通信网络,而面向产业端的算力调度、海量工业终端接入、跨主体业务协同,核心载体是工业互联网。工业互联网不只是面向工厂内部的内网系统,同时承担广域级产业网络枢纽职能,向下连接千万级工业设备,向上对接全国范围内的智算中心、边缘算力节点,横向对接电力调度平台,天然具备串联算力网络与电网的底座属性。
在 “十五五” 六张网统筹框架下,工业互联网不再仅仅被理解为企业数字化工具,而是新一代通信网的产业核心底座,承担算力业务的网络编排、业务隔离、确定性传输、跨域业务协同职能,三网协同的大量业务逻辑,都需要运行在工业互联网平台底座之上。
三、算力‑通信‑电网三网协同的核心概念、内涵与运行逻辑
3.1 三大网络基础定义
算力网络:是以智算中心、超算中心、边缘算力节点为算力载体,依托调度平台实现算力资源虚拟化、网络化调度,把算力转变为可调度、可流通的社会化公共资源的新型网络体系。算力网络核心产出是计算能力,负载主体为各类智算与边缘计算设施,最大特征是负荷潮汐性,算力任务可以实现一定范围内时间迁移与空间迁移。
通信网络(以工业互联网为核心):包含光传输底座、5G/6G 工业专网、网络切片、时间敏感网络、工业互联网平台,承担算力数据传输、业务指令下发、跨系统数据互通功能,是算力网络与电网之间信息交互的通道。没有高质量通信网络,算力无法跨域调度,电网调度指令也无法传递至算力负荷节点。
新型电网:以新能源为主体,包含发电侧、电网输配环节、储能设施、各类用电负荷,实现电力生产、传输、分配,为算力、通信设施提供能源供给。同时电网可以将算力设施作为柔性可调负荷,参与电网调峰、新能源消纳。
三网协同,并非三套网络简单物理对接,而是算力资源、通信网络资源、电力能源资源三者在规划、建设、调度、运营全维度深度耦合,实现信息流、算力流、电力流三流联动。
3.2 三网协同三层核心内涵
第一层:规划建设层面协同。在算力项目选址立项阶段,将区域电网供电能力、新能源资源禀赋、通信骨干网通达条件作为前置评估要素。新能源富集区域适度布局算力节点;算力集群规划同步开展通信骨干网扩容、配电网升级改造。改变过去 “算力先行,电网通信后续补短板” 的后置建设模式。
第二层:调度运行层面协同。依托工业互联网底座打通三方平台接口。当电网新能源大发时段,电网侧向算力调度平台推送可富余绿电信号,调度平台在通信网络带宽条件允许前提下,将非实时大模型训练、离线数据处理等可延迟算力任务调度至该区域算力节点,消纳本地绿电;当电网供电紧张、负荷高峰时段,将可迁移算力任务调度至其他电力富余区域,降低本地算力园区用电负荷,缓解电网压力。通信网络提供确定性切片、带宽保障,保障算力迁移过程的数据传输质量。
第三层:运营商业模式协同。探索绿电算力交易、负荷调节补偿、网络资源共建共享等商业模式。算力主体通过调整用电负荷参与电网需求响应获取收益;电网为算力园区提供绿电直供服务;通信运营商与算力园区共建高速光网,分摊建设成本。通过商业模式创新,调动算力运营商、通信运营商、电网企业三方主体参与协同的内生动力。
3.3 三流联动底层运行逻辑
电力流代表能源供给侧约束,决定算力节点可以使用多少电力;算力流代表数字业务需求,决定算力设施的负荷变化;信息流承载全部调度指令、状态数据,依托工业互联网通信网络完成传递。
传统模式下,三者相互独立:算力业务只看业务需求,不关心电力供需;电网只看用电负荷数值,不理解算力业务是否可以延后、迁移;通信网络只负责传输数据,不参与业务与电力联合决策。
三网协同模式下,工业互联网平台作为信息中枢,汇聚电网的发电、负荷、电价信号,算力平台的任务类型、算力负载状态,通信网络的带宽、时延、切片资源状态,综合多重约束给出联合调度策略。可迁移算力任务优先匹配绿电富余时段与区域,在通信带宽可以支撑数据迁移前提下完成算力任务调度,实现整体系统能效优化。
同时需要明确边界:对于实时在线推理、工业实时控制这类强实时算力业务,任务不可迁移,三网协同不对这类业务做任务调度调整,主要面向离线训练、批量数据处理、非实时仿真等弹性算力业务开展调度优化。
四、工业互联网作为新一代通信网核心的功能定位与底座价值
在算力‑通信‑电网三网协同体系当中,工业互联网承担四重核心角色:跨网数据交互枢纽、确定性通信能力供给载体、算力业务编排载体、安全可信隔离底座。
4.1 跨网数据交互枢纽
算力调度平台、电网调度系统属于两套完全不同的行业技术体系,二者协议、数据格式、安全要求差异巨大,不能直接对接。工业互联网平台具备强大协议适配、数据转换能力,可以作为中间枢纽,完成电网侧源网荷储数据、算力节点运行数据、通信网络资源数据的标准化汇聚,做数据脱敏、格式转换之后,支撑联合调度决策,同时做好权限隔离,保障电网调度数据、算力运营数据安全,避免跨行业数据直接打通带来安全风险。
4.2 确定性通信能力供给载体
算力跨地域迁移,对网络时延、抖动、丢包率有严格要求。普通公网难以保障算力迁移过程业务稳定性。工业互联网具备时间敏感网络、5G 工业切片、硬隔离专线能力,可以为算力跨域调度分配专属网络切片,保障算力任务迁移过程的数据传输质量。没有工业互联网提供的确定性通信底座,算力任务跨区域迁移就缺少传输基础,三网协同调度只能局限在园区内部小范围。
4.3 算力业务编排载体
工业互联网平台向上可以承接大量产业端算力需求,区分实时业务与弹性可迁移业务,对算力任务做分类标记。实时业务保障本地算力稳定运行;弹性业务可以根据电网电力信号、网络带宽状态,开展跨节点调度。工业互联网实现业务层的编排,把上层业务需求,映射到底层算力、网络、电力资源,实现业务驱动资源调度。
4.4 安全可信隔离底座
三网协同涉及能源基础设施、数字基础设施,安全风险具备传导效应。电网系统属于关键基础设施,算力平台涉及大量产业数据,如果缺少隔离机制,网络攻击可以从算力侧传导至电网,引发能源安全风险。工业互联网可以构建安全边界,实现业务网、调度网、电网控制网之间逻辑隔离,建立访问权限、数据脱敏、攻击检测机制,阻断风险跨网传导。
客观来看,当前国内工业互联网发展仍存在短板。大量工业互联网平台聚焦工厂内部数字化改造,面向广域跨行业、跨主体的算力‑电网协同调度能力还处于试点探索阶段,接口标准、数据模型尚未统一。在十五五建设周期内,需要进一步拓展工业互联网的广域枢纽能力,充分释放其作为新一代通信网核心底座价值。
五、智算中心高耗能特征与能耗约束现实矛盾
5.1 智算中心能耗现状与负荷特征
智算中心以 GPU、AI 加速芯片为核心硬件,大模型训练、大规模 AI 推理业务会带来极高电力消耗。智算中心不仅计算设备耗电,制冷系统、供配电配套系统同样消耗大量电能。PUE(电源使用效率)是衡量算力园区能效核心指标,国内新建大型智算中心 PUE 持续优化,但算力业务本身芯片功耗高,整体用电规模依旧持续走高。
智算中心用电负荷具备典型潮汐波动特征。白天推理业务量大,算力负载高;夜间推理业务回落,但是大模型离线训练任务可以按需启动。部分算力任务具备时间弹性,不需要 7×24 小时满负载运行。部分离线训练任务,允许数小时至数天的时间窗口浮动,这是算力设施可以参与电网调节的物理基础。
但是智算中心同时存在刚性约束:第一,实时推理业务不能随意降负载,一旦中断会造成上层业务失效;第二,算力硬件频繁启停会带来硬件损耗,不适合做毫秒级频繁启停调节,调节更多偏向任务层面迁移,而不是简单设备开关机;第三,算力任务跨地域迁移,需要传输海量数据集,受到通信带宽约束,不是所有任务都可以无限制跨区域调度。
5.2 当前发展面临几组现实矛盾
第一,算力产业扩张与能耗指标约束之间的矛盾。各地发展数字经济,建设智算中心热情高涨,但是能耗、碳排放指标有限。如果只依靠本地传统化石能源供电,大规模智算中心建设会带来巨大碳排放压力,制约算力产业扩张速度。
第二,新能源资源分布与算力产业分布错配矛盾。我国风电光伏大基地多位于西部、北部区域,绿电资源丰富,但本地产业算力需求有限;东部沿海产业算力需求旺盛,但是土地、电力、能耗指标紧张。如果单纯依靠长距离特高压输电把绿电输送东部,输电通道存在损耗与容量上限;如果西部建设算力,又会面临到东部用户的网络时延、数据传输带宽成本问题。三网协同就是要在电力传输、算力调度、通信传输三者之间寻找最优平衡点。
第三,电网现有规划体系对算力新型负荷适配不足。传统电网负荷预测主要面向工业生产、居民生活传统负荷,智算中心这类新型大规模数字负荷增长速度快,负荷波动模式特殊。部分地区出现算力项目落地之后,才发现周边配电网没有足够扩容余量,项目投产延期。
第四,算力主体经济动力不足。对算力运营商来说,主动调整算力任务来适配电网波动,会带来调度平台改造投入、数据传输成本,在缺少对应的补偿机制前提下,企业主动参与三网协同的经济动力不足。
第五,通信网络成本约束。大规模算力任务跨地域迁移,会产生大量的数据传输,消耗骨干网带宽资源,带来带宽成本上升。如果通信成本高于绿电带来的电费节约收益,企业就没有动力开展跨域调度。
上述矛盾不是单一技术问题,是技术、规划、体制机制、商业模式多重因素叠加形成,也是十五五推进三网协同新基建需要直面的现实问题。
六、算力‑通信‑电网深度耦合的技术路径、业务模式与落地形态
结合国内产业试点情况,算力‑通信‑电网深度耦合可以分为园区级、区域级、跨大区三个层级,不同层级技术路径、业务模式各有侧重。
6.1 园区级耦合:智算园区内部源网荷储协同
园区级是三网协同最小落地单元,对象为单体智算中心、算力产业园。在算力园区内部,配套分布式光伏、储能系统,建设园区内部微电网;同步部署工业互联网园区内网与高速光网,搭建园区内部协同调度平台。
技术路径:园区调度平台汇聚算力负载状态、光伏发电、储能状态、电网外网电价信号。光伏发电高峰时段,优先使用本地光伏电力运行弹性算力任务;光伏发电不足时,储能放电补充;电网电价高峰,压缩非实时算力任务,储能参与削峰。通信网络保障园区内部算力节点之间数据互通。
适用场景:城市内部大型智算产业园。优点是边界清晰,协调主体少,落地难度相对低。局限是调节规模局限于园区内部,无法充分利用外部大基地新能源资源。
6.2 区域级耦合:地市或者城市群范围内三网联动
在同一个地市或者都市圈范围内,依托城市级工业互联网平台,打通市域内多个智算节点、本地新能源电站、城市配电网调度系统、通信城域网资源。
技术路径:在城市范围内,区分不同算力节点的电力条件。当城市电网局部片区供电紧张,将弹性算力任务迁移到本市其他供电富余算力节点;本地风电光伏大发时,调度弹性算力任务匹配绿电时段。通信城域网、工业互联网切片保障本市内部算力迁移的数据传输。
该层级可以实现城市内部负荷优化,是十五五阶段重点推广落地的形态。需要地方政府牵头,推动算力运营商、通信运营商、电网企业多方对接,统一数据接口标准。
6.3 跨大区耦合:全国算力网络与大基地新能源联动
对应国家算力枢纽节点之间的协同,东数西算工程的深化升级。西部新能源大基地配套智算节点,依托国家工业互联网广域网络、全国骨干光网,把东部非实时离线算力任务调度到西部算力节点,就地消纳风光电力。
跨大区模式收益潜力最大,但约束条件也最为突出。海量数据集跨东西部传输,对骨干通信带宽、时延提出很高要求,传输成本是核心制约因素。适合大模型训练、海量数据归档处理这类对时延不敏感的业务,不适合在线推理业务。需要统筹算力枢纽、通信骨干网、新能源大基地三者规划,同步建设配套基础设施。
6.4 关键技术体系拆解
1. 算力弹性调度技术:区分实时业务与可迁移弹性业务,算力任务切片、任务迁移、算力虚拟化技术,在不影响核心实时业务前提下实现弹性算力负荷调节。
2. 工业互联网确定性网络技术:时间敏感网络、网络硬切片、超低抖动专线,为算力跨节点调度提供传输保障。
3. 源网荷储协同调度技术:多目标联合优化算法,同时兼顾算力业务质量、通信带宽约束、电网安全约束,输出最优调度策略。
4. 跨行业数据互通与安全隔离技术:基于工业互联网的跨主体数据网关、数据脱敏、权限管控,解决电网、算力、通信不同主体数据安全顾虑。
5. 绿电算力溯源技术:实现算力消耗电力当中绿电占比可计量、可溯源,支撑绿电算力交易、碳核算业务。
6.5 典型业务商业模式
第一,需求响应补偿模式。算力园区作为电网可调负荷,在电网高峰时段下调弹性算力负载,电网通过需求响应机制给予算力运营商经济补偿。
第二,绿电算力交易模式。算力节点就近消纳新能源电力,对外提供带绿电溯源标识的算力产品,面向有碳中和需求的工业企业、科研机构销售溢价绿电算力。
第三,基础设施共建共享模式。算力园区、通信运营商、电网企业联合开展园区配套建设,算力园区配套电网、高速通信网络联合规划联合投资,分摊建设成本,避免重复投资。
第四,算力‑电力联合套餐模式,电网企业、算力服务商联合推出定制化服务,针对高耗能算力业务提供匹配新能源出力特征的供电服务。
七、当前三网协同新基建建设面临的现实堵点与系统性风险
7.1 体制机制堵点:跨行业规划统筹落地难度大
虽然十五五六张网统筹机制确立顶层导向,但算力、通信、电网分属不同行业主管体系,项目审批、投资主体、考核体系相互独立。地方在项目实操层面,算力项目立项审批主要关注数字产业指标,电网项目侧重电力安全保供,通信项目侧重网络覆盖,缺少常态化跨部门联合评估流程。部分项目前期规划阶段,三方主体沟通不足,等到项目开工才暴露出供电、带宽配套短板。
7.2 标准体系不完善,跨主体对接缺少统一规范
当前算力调度、电网调度、工业互联网各自拥有行业内部标准,但是三者之间交互接口、数据模型、安全规范尚未形成统一国家标准。不同厂商算力平台接口各不相同,各地电网调度系统数据格式不统一,工业互联网平台协议多样化。要做跨主体协同调度,需要大量定制化开发,项目建设成本高,难以规模化复制推广。
7.3 商业机制尚不健全,各方主体收益成本不对等
算力运营商开展三网协同改造,需要升级算力调度系统,承担算力迁移带来的数据传输成本;通信运营商需要扩容网络切片与带宽资源;电网企业需要改造调度系统,适配新型负荷。但是当前对应的收益机制还不完善。
算力企业参与电网调节获得的补偿,不一定能够覆盖改造与传输成本;绿电算力溢价市场尚在培育,市场规模有限。三方主体投入成本与收益没有形成合理分配机制,导致很多项目停留在试点示范,难以大规模商业化推广。
7.4 技术风险与安全风险
第一,业务稳定性风险。如果联合调度算法策略设计不当,算力任务盲目迁移,可能造成业务中断,带来商业损失。算力业务有不同等级 SLA 要求,调度系统必须严格区分业务类型,不能对强实时业务做随意调整。
第二,跨基础设施安全传导风险。算力网络、工业互联网遭受网络攻击,如果隔离防护不到位,攻击风险传导至电网调度系统,威胁电力基础设施安全。三网协同不是简单打通数据接口,必须做好逻辑隔离、安全网关、攻击检测。
第三,硬件损耗风险。不合理的算力负载频繁波动,会加速服务器硬件老化,增加设备折旧成本,需要在调度策略中加入硬件寿命约束条件。
7.5 统计与计量难点
绿电算力溯源、算力设施碳核算、跨网协同能效评估,缺少成熟统一计量体系。如何准确核算三网协同带来的能耗节约、碳排放下降,缺少统一统计口径,直接影响项目价值评估、政策补贴落地。
八、国内外产业实践案例梳理与经验启示
8.1 国内东数西算枢纽试点实践
国内国家算力枢纽节点已经开展一批三网协同试点。部分西部算力枢纽结合本地风光新能源基地,建设智算中心,探索将东部非实时训练业务向西部调度,配套建设高速算力直连网络。试点项目验证了园区级、区域级三网协同技术可行性,但也暴露出跨大区场景下数据传输成本高、业务类型受限等现实问题。试点大多依靠政策推动,商业闭环尚未完全跑通。
部分城市算力园区试点园区内部源网荷储协同,园区配套光伏储能,搭建园区调度平台,实现算力负荷与本地新能源联动,园区层面 PUE、绿电使用比例得到明显改善,这类园区级项目落地条件更低,复制推广价值高。
工业互联网领域,部分省级工业互联网平台开展算力‑电力联合监测试点,汇聚省内重点算力园区用电、算力运行数据,开展态势监测,但尚未实现真正闭环联合调度,更多停留在数据监测层面。
8.2 海外相关产业参考
海外部分国家同样面对 AI 算力快速增长带来能耗压力,海外云厂商开展算力负荷柔性调度实践,将非实时算力任务匹配风电光伏出力时段;部分国家推动算力设施与新能源电站配套规划。海外实践可以借鉴的经验:第一,建立清晰的市场补偿机制,通过电力市场价格信号引导算力企业主动调整负荷;第二,区分业务类型,严格保护实时业务 SLA;第三,重视网络传输成本约束。同时海外经验不能直接照搬,我国电网体制、算力产业格局、工业互联网底座和海外存在显著差异,需要结合国内六张网统筹的制度框架走出本土化路径。
8.3 经验启示
第一,三网协同要分层推进,优先推广园区级、城市区域级成熟模式,跨大区模式要充分评估通信成本约束,不能盲目大规模铺开。
第二,技术改造必须配套体制机制、商业模式同步建设,只做技术改造,缺少市场激励机制,项目很难持续运行。
第三,工业互联网作为通信底座,重点做好安全隔离,守住能源基础设施安全底线。
第四,不能夸大技术能力,算力调度存在大量业务约束,不是所有算力业务都可以灵活迁移,要客观看待协同可以带来的能效提升上限。
九、面向 “十五五” 阶段三网协同高质量发展实施路径
立足于十五五六张网统筹机制,结合当前产业短板,从规划机制、标准建设、技术创新、商业模式、安全保障、试点推广六个维度提出实施路径。
9.1 落实六张网统筹,建立新基建项目跨部门联合评估机制
在地方重大算力项目立项、选址环节,建立跨行业联合评估流程。算力项目前期论证阶段,邀请电网、通信行业参与评估,综合研判区域电网供电能力、新能源禀赋、通信骨干网带宽条件,把电网、通信配套条件作为算力项目选址重要参考依据。
同步在电网规划、通信网络规划当中,把智算中心这类新型大规模算力负荷纳入预测模型。电网规划预判未来算力负荷增长;通信规划围绕算力集群布局,提前布局高速光网与工业互联网切片资源,由过去 “项目建成之后补配套” 转变为 “规划阶段同步统筹”。
9.2 加快跨网协同标准体系建设
由行业主管部门牵头,产学研用多方参与,构建算力‑通信‑电网协同标准体系。重点制定:工业互联网底座下三方平台交互接口标准、数据模型标准、安全隔离标准、绿电算力计量溯源标准、协同能效评估指标体系。优先出台园区级、城市级应用标准,降低项目定制化开发成本,支撑项目规模化复制。
9.3 以工业互联网为底座推进技术攻关
强化工业互联网广域协同底座能力建设,面向三网协同场景,重点攻关确定性网络切片、跨主体安全网关、多约束联合调度算法、算力任务分级识别、绿电溯源等关键技术。区分实时业务、弹性业务,建立算力业务分级分类技术规范。鼓励科研机构、产业企业开展技术攻关,形成自主可控技术方案。
9.4 完善市场与商业模式,构建合理成本收益分配机制
充分利用电力需求响应、电力现货市场价格信号,引导算力主体主动参与负荷调节。完善补偿机制,合理补偿算力企业因任务迁移带来的改造、传输成本。培育绿电算力市场,完善绿电溯源、碳核算体系,鼓励有碳中和需求的企业采购绿电算力产品。探索算力园区、通信运营商、电网企业基础设施联合共建模式,分摊配套建设投资。
要坚持市场主导,政策重点做好机制搭建,避免过度行政干预算力企业业务调度,企业业务 SLA 保障责任仍由算力运营主体承担。
9.5 健全安全风险防控体系
明确安全底线,三网协同调度严禁直接打通电网控制网与算力业务网。依托工业互联网安全网关实现逻辑隔离,落实数据脱敏、访问权限管控、攻击检测机制。建立调度业务负面清单,强实时、高可靠业务禁止参与弹性调度。建立故障应急处置预案,一旦协同调度系统出现异常,可以快速切回各网络独立运行模式,保障电力供应与算力业务稳定。
9.6 分层分类开展试点示范,有序推广
优先大力推广园区级三网协同示范项目,建设一批智算园区源网荷储协同标杆项目,技术成熟、落地难度低,快速形成可复制经验。
稳步推进城市群、城市级三网协同试点,依托省级工业互联网平台,实现市域范围内多算力节点、电网、通信网络联动。
审慎推进跨大区调度试点,充分评估数据传输成本、时延约束,限定在非实时离线业务场景,不盲目扩大规模。
建立试点项目评估体系,从能效提升、绿电消纳、业务稳定性、经济性多个维度评估试点成效,成熟经验向全国推广。
十、产业价值、经济社会效益综合研判
10.1 数字产业层面价值
推动算力产业绿色低碳转型,缓解智算中心能耗压力,在能耗指标约束条件下拓展算力供给能力,更好支撑 AI 大模型、工业数字化等数字产业发展。推动工业互联网应用场景进一步拓展,丰富新一代通信网络产业价值,拉动算力、通信、电网相关软硬件产业创新发展,催生绿电算力、跨网调度平台等新赛道。
10.2 能源系统层面价值
挖掘算力设施柔性负荷潜力,为新型电力系统提供大量可调负荷资源,提升风电光伏新能源消纳能力,降低电网峰谷差,减少传统调峰电源建设需求,节约电力系统整体投资成本。
10.3 全社会综合效益
减少全社会新基建重复建设,算力、通信、电网配套一体化规划建设,降低重复开挖、重复扩容带来的全社会投资浪费。助力双碳目标落地,提升数字基础设施绿电使用比例,降低数字产业碳排放。同时也要客观理性看待效益边界,三网协同是优化手段,不能完全解决算力高耗能问题,算力芯片硬件本身功耗下降,依旧是降低算力能耗最根本路径,三网协同更多实现资源优化配置,不能替代硬件能效提升。
同时要客观看到潜在的综合成本,协同调度会带来平台改造、网络传输等新增成本,不是所有地区所有项目都具备经济可行性,需要因地制宜开展项目建设,杜绝为了示范效应盲目上马三网协同项目。
十一、结论与展望
“十五五” 六张网统筹机制,为算力‑通信‑电网三网协同新基建提供顶层制度框架。智算中心高速扩张带来高耗能压力,算力、通信、电网传统分网建设模式的矛盾持续凸显。工业互联网作为新一代通信网的核心,承担信息枢纽、确定性传输、业务编排、安全隔离多重职能,是实现三网深度耦合不可或缺的底座。
算力‑通信‑电网三网协同本质是实现算力流、信息流、电力流三流联动,分为园区级、区域级、跨大区多个落地层级,不同层级技术条件、经济条件差异显著。当前产业发展面临跨行业统筹机制不足、标准缺失、商业模式尚未闭环、安全风险等多重现实堵点。面向十五五周期,需要坚持分层推进,优先落地园区、城市级成熟方案,完善跨部门统筹评估机制,补齐标准体系,强化工业互联网底座技术攻关,健全市场激励机制,守住安全底线,依托试点示范逐步推广。
三网协同新基建不是简单技术改造,是基础设施规划理念、运营模式的系统性变革。短期来看,大规模商业普及还面临不少现实约束;中长期,随着新型电力系统建设持续推进,工业互联网能力不断成熟,电力市场机制持续完善,算力‑通信‑电网三网协同,将成为我国新型基础设施高质量发展的重要方向,在保障数字经济发展同时,助力能源绿色转型,实现数字产业与能源产业协同发展。