新型基础设施建设(下称“新基建”)对我国经济迈向高质量发展起到坚强支撑作用。在国家政策扶持下,新基建将保持高速发展态势,成为拉动电力需求增长的重要动力。

“新基建”中信息基础设施包含通信网络基础设施、新技术基础设施和算力基础设施。5G基站是通信网络基础设施的代表,数据中心是算力基础设施的代表,包括新能源汽车充电桩在内的这些“新基建”代表,均为用电大户。

河南电力

5G基站用电量或在2025年攀升至3500亿千瓦时

有信通专家预测,未来5G基站数量将是4G的4-5倍,且5G基站的功耗远超4G,单个5G基站单站功耗是4G基站的2.5—3.5倍,即使是在空载的情况下,5G基站功耗也接近4G基站功耗的3倍。其中AAU(有源天线处理单元)功耗增加是5G基站功耗增加的主因。一般情况下,一个5G基站配置3个AUU。另外,基站的功耗与基站业务负荷也相关。根据相关测算,空载—满载情况下,主设备功耗约为2.2—3.9千瓦。基站能耗构成中基站主设备占45%、空调系统占40%、电源系统占12%,其他能耗占3%。5G基站主设备空载功耗约2.2-2.3千瓦,满载功耗约3.6-3.9千瓦,据此推算,单个5G基站空载、满载时,全站整体功耗将达到5千瓦—8.5千瓦。

2020年7月工信部公布的《2020年上半年工业通信业发展情况》指出,以5G为代表的新型信息基础设施投资力度加大,今年上半年新建5G基站25.7万个,截至今年6月底累计达41万个。据不完全统计,全国各省、直辖市计划年内建设5G基站数量合计约63.1万个。赛迪研究院2020年6月发布的研究报告估计,到2020年底,全国5G基站将到达63万座。中国国际经济交流中心副理事长黄奇帆在解读新基建相关文章中提出,预计2020-2025年期间,5G基站将会有500万-600万座。另外,根据赛迪顾问预测,2026年5G宏基站数量约475万个,小基站数是宏基站数的2倍,即950万个,宏基站和小基站数总计超过1400万个。

从目前看,5G技术尚不成熟,5G行业应用发展相对滞后,设备尚不完善,5G还没有大量的市场需求。短期内5G基站对用电量的贡献低于4G基站,5G基站建成投运对于全社会用电量的增长影响尚不明显。但未来5G基站大规模建成投运将有效拉动全社会用电量增长,拉动效果将取决于5G基站建设进度及单站用电能耗等因素。目前5G基站处于发展初期,降低设备能耗是5G商用的一大诉求。随着技术的发展,5G基站主设备AAU功耗有望降低,满足大规模商用条件。

综上,考虑基站功耗、数量、能效提升预期等因素,经估算,5G基站的用电量将由2020年的不足200亿千瓦时迅速攀升至2025年的3500亿千瓦时左右。

到今年底,我国数据中心耗电量或占全社会用电量的2.7%

数字经济快速发展,GDP贡献占比超36%,数据中心作为海量数据的承载与传输实体,成为各行各业发展的关键基础设施。疫情期间,为保持工作学习等社会生活正常进行,数据中心发挥了巨大作用。未来数据中心将在国家发展中起到关键性、基础性、战略性的作用,其发展已经进入快车道。

按照国家节能中心及中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会联合发布的统计数据,我国数据中心的年耗电量增速始终维持在12%以上,2018年,我国数据中心总用电量为1608.89亿千瓦时,占全社会用电量的2.35%,成为耗能大户。

数据中心的能耗问题引发社会关注。数据中心一年8760小时时刻都在运行状态,能耗巨大。数据中心能源消耗的主体既包括服务器等核心设备,也包括不间断电源、照明、冷却等辅助设备。冷却部分的用能占到辅助设施用能的60%以上。我国专门推出了一项衡量数据中心能效水平的评价指标—电能使用效率值(PUE)。该指标由数据中心设备总能耗除以信息设备能耗得出,基准值为2,数值越接近1,意味着能源利用效率越高。工信部、国家机关事务管理局、国家能源局出台的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》要求到2022年,“数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的PUE达到1.4以下”。目前国内数据中心的PUE平均值基本在1.8-2.0,中小规模机房的PUE值更高,大都在2.5以上。数据中心能耗效率偏低,在绿色节能设计方面与国外先进水平还存在很大差距,未来数据中心应向更加节能环保的方向发展。同时数据中心企业出于自身发展、成本等因素考虑,逐步迁往电价优惠、自然条件适宜、可再生能源丰富的西部等地区。预计未来通过一定的节能技术及手段,改变粗放管理方式及自身发展结构性调整,可带来10%—20%的能效提升。

有数据显示,我国今后5年将增加1000万台服务器,而目前每台服务器用电负荷约0.35千瓦。

综合考虑数据中心体量、节能节电技术应用,以及结构性调整等因素,预计到2020年底,我国数据中心耗电量将突破2000亿千瓦时,占全社会用电量比重上升至2.7%,到2025年将达到3500亿千瓦时。

电网企业要做好电力需求预测

2019年12月工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)提出,到2025年新能源汽车销量占比要达25%,自动驾驶智能网联汽车销量占比达30%。

专家预测,到2025年,纯电动乘用车新车平均电耗可降至12.0千瓦时/百公里。推测平均单车年耗电量应在2000度电以上。2025年,私人、出租/网约、物流环卫、公交旅游通勤等新能源汽车的数量将由2020年的不到400万台,跃升至2500万台以上。2019年,我国充换电服务用电量为68.2亿千瓦时,同比增长128%。综合考虑新能源汽车的保有量和电耗下降等因素,预计2025年充换电服务用电量将超500亿千瓦时。

按照电规总院近期发布的《中国电力发展报告2019》,2025年全国全社会用电量将达9.1万亿―9.5万亿千瓦时,这意味着,以上“新基建”用电量占全社会用电比重将超8%,远超传统行业。

当然,由于“新基建”普遍建设周期较长,未来伴随市场需求等因素变化,实际分期建设中会有一定变动,但基本趋势不会改变。因此,建议各省级电网企业高度关注“新基建”引发的电力需求,因地制宜做好相关电力需求预测,科学编制“十四五”电网建设投资规划,积极应对电力需求变化,确保电力供应。

(作者供职于国网能源研究院有限公司,本文仅代表作者个人观点)

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