人工智能的迅猛发展带动算力需求激增，随之而来的是电力需求增加。在此背景下，算力与电力协同发展成为国家政策和行业关注热点。当前，数据中心面临的现实挑战是，如何经济、可靠地提高绿电使用占比。2025年5月21日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》（以下简称《通知》），为数据中心增绿减碳、降低成本提供了新的路径选择。5月23日，国家能源局下发《关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知》，算力与电力协同是七大试点方向之一，“直供绿电电量占比”“交易绿电电量占比”是试点建设的重要考核指标，凸显了发展绿色算力的重要性。
一、数据中心使用绿电的驱动力
“双碳”目标背景下，数据中心使用绿电的驱动力主要在于国家政策对数据中心的新建审批及能耗要求持续趋严，提出了数据中心使用绿电的比例目标；数据中心投资运营商出于降低用电成本和环境信息披露的考虑，也迫切需要采购绿电。
驱动力1：能耗指标
包括数据中心在内的新建项目，要按照《固定资产投资项目节能审查办法》的要求，进行能耗审查。北京、上海、广东等地受限于能源资源紧张，提出了比较严格的能效控制指标，比如北京对PUE超限数据中心征收差别电价。随着由能耗双控政策转向碳双控政策，可再生能源消费不纳入能源消耗总量和强度控制，增加绿电消费将有助于减轻双控政策对数据中心快速发展的掣肘。
驱动力2：“双碳”目标
数据中心运营过程中的主要排放是范围2的用电排放，占总排放的90%以上。北京、广东已将数据中心纳入区域碳排放相关管理体系。2025年3月，国家发展改革委等五部门发布《关于促进可再生能源绿色电力证书市场高质量发展的意见》，提出国家枢纽节点新建数据中心的绿色电力消费比例，要在80%的基础上进一步提升。天津、北京、上海、湖北、重庆等试点碳市场先后发布“电碳协同”政策，包括允许纳管企业将绿电交易电力间接排放核算为零，将使用绿电作为重点排放单位减污降碳的激励机制等。
驱动力3：用电成本
相关调研数据显示，数据中心的电费成本达到运营成本的50%左右，电费成为数据中心运营的主要支出之一，因此寻求低价电是数据中心降本的重要途径之一。甘肃、宁夏、新疆、青海等西部地区凭借新能源高渗透率和低绿电交易价格（0.22-0.26元/千瓦时），成为数据中心热门选址。国际上，为了应对数据中心业务带来的能源成本增长，微软、谷歌、脸书等企业通过与发电方签订长期购电协议等方式，逐渐转向采购可再生能源。
表1：2024年算力枢纽节点和新能源富集省区煤电基准价和绿电交易均价（单位：元/千瓦时)
驱动力4：企业品牌
近年来，ESG（环境、社会与公司治理）评价体系已成为衡量企业综合竞争力的重要标尺，其中环境因素的权重持续提升。作为高能耗行业的代表，数据中心采购绿电成为企业践行社会责任、塑造绿色品牌形象的突破口。腾讯、阿里、字节跳动等头部互联网企业先后宣布于2030年使用100%可再生能源电力，通过与风电、光伏等新能源发电企业签订长期购电协议、投资建设自有可再生能源电站等举措，推动数据中心绿色转型。
表2：国内部分数据中心建设企业清洁用能承诺及现状
相较于我国钢铁、铝、动力电池等出口外向型企业，数据中心不受欧盟碳边境调节机制（CBAM）、欧盟《电池和废电池法》绿色贸易壁垒的直接影响。不过，欧盟能效指令已要求大型数据中心报告能耗数据，预示未来可能加强对数字基础设施碳排放的监管。
二、数据中心提高绿电消费占比的途径
当前，数据中心采购绿电主要有绿电交易、绿证交易和离网型、并网型绿电直供四种方式。
1.绿电交易
在绿电资源充沛的地区，数据中心与新能源企业开展绿电交易是满足其绿电需求的重要途径。绿电交易是电力中长期交易的组成部分，是以绿色电力和对应绿色电力环境价值为标的物的电力交易品种，其核心在于“证电合一”，用户购买绿电同时获得国家核发的可再生能源绿色电力证书。国家政策鼓励发用双方签订多年期绿电购买协议(PPA)。在全球范围内，PPA已经成为数据中心企业大规模采购可再生能源的主要措施。PPA合同双方通过约定固定电价，发电企业可以获得稳定的现金流，有利于可再生能源项目融资，数据中心企业可以提前锁定充足的绿电。2023年，亚马逊、微软、脸书和谷歌签订超过13.6吉瓦的绿电合同，以匹配其以数据中心为主的电力运营消耗。
2.绿证交易
在绿电资源匮乏地区，绿证交易可以化解数据中心无法直接采购可再生能源的限制。绿证是我国可再生能源电量环境属性的唯一证明，是认定可再生能源电力生产、消费的唯一凭证。受供需不协同的影响，近年来绿证价格不断走低，但随着《关于促进可再生能源绿色电力证书市场高质量发展的意见》从多个层面发力促进市场供需平衡，预计绿证价格将回升，大批量采购绿证可能对数据中心用电成本构成压力。同时，绿证与碳市场衔接不足，数据中心购买绿证难以体现其履行减排责任，这成为制约数据中心购买绿证积极性的主要原因。从国际上看，RE100等自愿市场对绿电、绿证交易并无认可差异。2025年5月，中国绿证获得RE100全面认可，显著提升了中国绿证的市场流动性、权威性和国际认可度。强制政策方面，近年来欧盟CBAM、新电池法规等碳壁垒贸易政策尚不认可绿证。
3.绿电直供
近日国家发展改革委、国家能源局印发的《通知》，首次从国家层面明确了绿电直连的范围、类型和原则。绿电直连从电源规模上可分为分布式和集中式新能源，从负荷是否接入公网分为离网型和并网型。分布式光伏直供可利用数据中心屋顶资源，节省土地面积和线路成本，但发电量较小。集中式新能源直供虽然可以突破场内安装面积限制，实现大规模绿电供应，但风光新能源出力存在波动性和间歇性，和数据中心稳定可靠用电需求存在矛盾，需要公用电网和储能作为备用和调节资源。对于离网型直供模式，为应对风光的波动性，需要配备大容量长时储能。对于并网型直供模式，需要申报并网容量、明确交换功率，依靠大电网提供调峰服务和应急备用等，缴纳系统备用费，而且向电网返送电量受限，影响其新能源项目整体收益。
三、四种绿电采购模式用电成本估算和敏感性分析
表3列出了四种绿电采购模式下的成本构成，主要区别在于：直连模式包含基础设施投资成本，如新能源发电项目、储能设备和输电专线的初始建设投入，并网型直连模式对于下网电量还需缴纳输配电费和系统备用费，离网型直连模式主要省去了输配电费和系统备用费。参照自备电厂管理相关文件，并网和离网直连模式均需缴纳政府基金及附加。
表3：不同绿电消费模式下的数据中心用电成本构成
以张家口数据中心集群某一数据中心为例进行全寿命周期单位用电成本估算。该中心2024年最大负荷为47.8兆瓦，最大负荷利用小时数为7284小时，接入电压等级为10千伏。按照“以荷定源”原则确定新能源发电项目装机规模为220兆瓦，距数据中心距离为10公里。年贴现率为6%，项目资金默认为自筹资本，项目运行年限为20年。主要参数设定和度电成本计算结果如表4所示。需要说明的是，影响直连项目成本的因素复杂繁多，为突出重点简化计算，设置了几项假设条件：
1、四种模式均以满足数据中心80%绿电占比为前提。
2、项目所在地未运行现货市场，测算不考虑新能源电量返送电网。
3、政策要求“以荷定源”，但未明确具体要求，假设考虑储能充放损耗的基础上以风光利用小时数满足负荷用电量计算最小电源装机。
4、假设四种模式均建有用户侧变电站，度电成本测算时不考虑用户侧变电站投资。
5、假设新能源发电项目、直连专线均由数据中心用户投资建设。
6、测算忽略了绿电直连政策所要求的项目可观、可测、可调、可控所需要的设备成本，以及网络安全监测、隔离装机等网络安全设施成本、线路走廊征地成本等。
表4：基准情景四种绿电采购模式的主要参数设置
测算结果表明，在基准情景的参数设定条件下，并网型直连模式的单位用电成本最低。该模式结合了大电网供电和直连模式的优势：一方面，借助“绿电直连”机制，数据中心可直接获取物理可溯源的绿色电力，同时锁定具有成本优势的绿电价格；另一方面，通过保留与公共电网的连接，数据中心可获得电网备用支持，满足调峰、备用等不确定性电力需求，显著降低对储能的依赖。但需要说明的是，当前系统备用费收取细则尚未出台，该测算结果是基于系统备用费按容（需）量电价考虑的。传统容（需）量电价是基于稳定负荷设计的，并网型直连项目若不配置储能，整体负荷特性表现为较大的波动性（平均负荷率较低），需要电网频繁为其调峰，系统备用成本可能升高。
离网型直连模式需要大量的储能进行调峰，因此度电成本最高。本文基准场景中储能放电时长为4小时，在2小时和8小时下，数据中心单位用电成本分别降低24%和上升49%，可见离网模式下储能的配置容量对其经济性有决定性影响。
为了进一步分析影响绿电直连项目经济性的关键因素，下面选取多个重要参数进行敏感性分析，包括新能源购电价格、绿证价格、储能配比、申报容量、系统备用费、风光配比等。
1.绿电、绿证价格
随着绿电价格的下降，通过公共电网购电的三种模式单位用电成本将随之下降。2024年，算例所在地区的新能源市场平均价格（0.4023元/千瓦时）主要对标煤电基准电价（0.372元/千瓦时），较其度电成本（风0.2249元、光0.3594元）高79%和12%。在新能源全面入市政策推动下，若新能源交易价格实现下降，那么绿电、绿证交易模式将逐渐凸显其成本优势（本算例新能源交易价格较2024年均价下降30%左右），并网型绿电直连模式的经济竞争力将会受到一定挑战。
图1：绿证价格和新能源上网电价对数据中心单位用电成本的影响
2.储能配置规模、电网申报容量
离网型直连模式下，数据中心供电可靠性差，需要配套大容量长时储能。基准情景离网型直连的储能配置规模仅为理想情况下的储电功率，实际上如果从全年8760小时源荷运行曲线（图3）来看，若保证负荷不失电，需要配置高达数倍甚至数十倍于新能源装机规模的储能，数据中心的单位用电成本将骤增。并网型直连模式下，数据中心单位用电成本随着申报容量的增大而升高，主要受配置储能成本和系统备用费的影响。数据中心若按照低于最大负荷的功率申报并网容量，则意味着需要配置储能以应对风光波动带来的功率缺额，申报容量越大，储能配置需求越少，系统备用费越高，此算例参数条件下后者带来的成本增长更多。
图2：储能配比和申报容量对数据中心单位用电成本的影响
图3：2024年4月（上图）和9月（下图）新能源出力和负荷曲线
3.系统备用费
图4上图为在基准情境下按比例调整系统备用费的单位用电成本变化。《通知》要求，充分提升项目灵活性调节能力，尽可能减小系统调节压力。项目平均负荷率反应了源荷作为整体的波动特性，也反应了需要电网提供调节的压力。为反映电网调节压力，假定取项目平均负荷率的倒数作为系统备用费的费率，负荷率越接近1，需要电网调节的需求越低，备用费越低，反之越高。测算结果如图4所示，在项目平均负荷率为36%时，并网直连模式的单位用电成本与绿电、绿证交易模式相同。
图4：系统备用费和项目平均负荷率对数据中心单位用电成本的影响
4.风光配置比例
对不同风光配置比例进行分析的结果（表5）表明，直连项目的风电比例越高，单位用电成本越低，全风电场景下成本最低。反之，光伏比例越高，单位用电成本越高，全光伏场景下成本最高。离网型和并网型趋势相同，后者较前者成本更低，主要受储能配置规模的影响。相较于光伏，风机的利用小时数具有显著优势，度电成本则相对更低；同时，风电日出力曲线相对光伏波动小，对储能规模的需求也相对低。图5所示为全光伏和全风电场景下的日平均新能源和负荷曲线，全光伏场景的电力供应短缺电量明显较全风电场景多。风光装机比例为1：1时，短供电量占比19.88%；风光装机比例1：2时，短供电量占比29.9%；当为全光伏场景时，短供电量占比56.18%。
表5：不同风光装机配比下数据中心单位用电成本（元/千瓦时)
图5：光伏出力和风电出力与数据中心负荷的日平均功率曲线
5.主要结论
上述算例结果是基于特定参数和假设条件得出，敏感性分析侧重于揭示趋势性规律而非严谨量化，为绿电直连研究“抛砖引玉”，供行业讨论，主要结论如下。
绿电、绿证模式的优势在于：对于用户，供电可靠性高；对于电力系统，规模经济显著，负荷互补备用容量需求低，输配电设施资产利用率高，资源优化配置能力强。其劣势是：对于用户，绿电溯源性差，可能影响出口型企业碳合规；对于电力系统，新能源大规模接入导致地区消纳压力增大，“高海边无”地区大电网延伸成本较高。
绿电直连模式的优势在于：对于用户，并网型电价成本相对低，绿电物理溯源能力强，降低其应对欧盟CBAM、新电池法案的碳合规成本；对于电力系统，可以缓解大规模新能源接入带来的电网消纳压力，解决大电网末端供电问题。其劣势是：对于用户，新能源、专线、土地、迁改等初始投资高昂，供电可靠性差，离网型需配置大容量长时储能，并网型需缴纳系统备用费；对于电力系统，并网型新能源发电与用户负荷曲线叠加后，电网负荷特性、电量平衡、调峰平衡将发生较大变化，电力规划不确定性增加。若市场供需波动导致产能下降，工厂面临减产甚至破产，新能源存在无处消纳的风险。
数据中心特别是智算中心，对业务连续性要求高，供电系统平稳运行直接关系到智算中心核心功能的实时响应和执行效率。大模型训练时间长，工作负载可以在峰值功率下，运行数小时、数天甚至数周，若要满足数据中心的高可靠性供电要求，绿电、绿证模式是首选，也是目前全球领先数据中心最常用的实现绿电消费的方式，随着国内新能源全面入市，有望降低其采购成本。离网型直连模式供电成本高昂，并网型直连模式既可以发挥大电网规模经济和供电可靠性优势，也能满足用户绿电需求，项目经济性需要根据直供比例、系统备用费等开展具体评估。
表6：四种绿电采购模式绿色、经济、可靠性对比
四、有关建议
1.数据中心企业应审慎选择绿色电力采购方式。数据中心企业需统筹考虑用电规模、内部源荷特性、平衡能力、风险承受度、经济收益、能耗指标、当地电力市场化进程以及未来可能要求的消纳责任权重、绿证强制配额等因素，通过经济性测算，特别是储能规模需要进行长周期时序仿真测算，合理选择绿电交易、绿证交易、并网型或离网型绿电直连等单一或多元化采购方案，寻求经济、可靠、绿色的最优解。
2.推动数据中心入市，创新绿电交易模式。据相关调研，当前约有三分之二的数据中心建于园区、办公楼内部，没有独立计量条件和独立法人主体，按照电力市场主体管理要求无法入市，客观上限制了绿电消费。应推动暂不具备入市条件的数据中心尽快实现单独计量和独立法人注册，使其具备绿电交易资格。探索通过平台聚合方式推动数据中心参与省间绿电交易。结合我国数据中心行业耗能的特殊规律和集聚性分布特征，探索更加弹性合理的数据中心参与多年期绿电交易（PPA）机制，确保绿电合同优先执行和稳定供应。
3.发挥储能价值作用。绿电直连模式下，储能主要用于平抑发电侧功率波动，相当于发挥电源侧储能功能。非绿电直连模式下，数据中心可考虑用储能替代柴油发电机或UPS，发挥其用户侧储能的功能，利用峰谷电价政策制定充放电策略，实现峰谷价差套利，减少容量电费支出；参与电网调频市场，获取辅助服务收益，多种途径叠加降低数据中心用电成本。
4.提升我国在国际气候治理规则上的话语权与影响力。欧盟碳边境调节机制（CBAM）与《新电池法案》等政策以应对气候变化为名，实质构成了新型绿色贸易壁垒，降低绿色产业供应链集中度，吸引制造业回流，扶持本土电池和汽车产业发展。这些政策具有明显的动态扩张特性和工具迭代特性，若企业一味跟随适配规则，欧盟可能继续修改贸易壁垒政策，如扩展产品覆盖范围、修改碳核算标准等，或使前期投入变成沉没成本。
当前绿色认证体系已超越单纯的电力属性交易，正在成为新的战略资源，它既是企业减排的合规工具，更是国家争夺绿色话语权的关键载体，最近RE100全面认可中国绿证便是通过完善政策与国际磋商，打破了发达国家的规则垄断。建议持续提升我国在全球碳减排舞台上的话语权与影响力，建立科学、公正、透明的国内碳计量体系，积极推动国内标准与国际标准的有效对接与互认，推动可再生能源消纳责任权重分解、强制绿证、小时级绿电交易等制度创新，逐步优化我国能源消费结构，增强出口绿色竞争力，抢占国际气候治理话语权。
