数据中心向大型化和高功率密度升级，储能所具备的“供电安全、经济、绿色”三重特性正在凸显

文｜《财经》研究员 马晨晨

编辑 | 黄凯茜

2023年上半年开始，一些数据中心的名字陆续出现在中国储能厂商的重点项目列表里。从业者发现，这个正在起量的新兴领域，与常见产品同质化、价格易内卷的市场截然不同。

它既不同于大型储能，也有别于一般工商业储能。前者多落地在偏远的西北地区，项目单体规模很大，但这类项目通常在基本性能的及格线上以最低价中标，批量交付、薄利多销。后者的业主相对分散，开发这个市场需要足够的耐心，商业模式是利用分时电价，电价低时充电、高时放电，以节省电费开支作为核心卖点打动客户，产品关键在于保证安全底线的基础上，降下来的每一分成本都能缩短投资回报周期。

数据中心自成一套游戏规则。2023年，生成式人工智能席卷全世界，掀起大规模建设人工智能数据中心的浪潮，科技企业豪掷重金，算力部署进入“军备竞赛”阶段。在电网扩展能力和速度有限的美国，“算力的尽头是电力”成为科技和能源界的流行语，这一判断同样揭示出中国市场对稳定电力供给的刚需。

对储能厂商而言，这是兼具确定性与高价值的市场：核心客户以互联网巨头和云计算服务商为代表，画像清晰而集中，并且愿意为保障供电系统的极致可靠性支付溢价。同时，市场规模还在高速增长。国际能源署（IEA）预计，2025年全球数据中心的投资达到约5800亿美元，首次超过石油供应的投资。未来几年，超过85%的新增数据中心容量将分布在美国、中国和欧盟。到2030年，全球数据中心的电力消耗将翻倍。

出于安全顾虑和行业标准限制等因素，国内数据中心的储能市场尚未完全打开。但可以预见的是，作为供电体系的重要一环，在数据中心向大型化和高功率密度化升级的背景下，储能所具备的“供电安全、经济、绿色”三重特性正在凸显，并围绕可靠性、效率与系统协同的持续性优化。

AIDC大幅提升供电要求

数据中心正在从传统IDC（互联网数据中心）向AIDC（人工智能数据中心）转变。

传统IDC服务于电商平台、社交媒体、即时通讯、音视频与流媒体平台等，提供通用算力以用于数据存储等功能。AIDC则是为自动驾驶、科研计算、生成式语言模型等场景，提供智能算力以用于人工智能的训练和推理计算等功能。

为满足新的应用场景需求，AIDC基础设施需大幅提升单位算力效率。IDC以通用服务器为主，主流单机柜功率为4kW到8kW。AIDC部署的高功率GPU（图形处理单元）或TPU（张量处理单元）服务器，单机柜功率是传统IDC的5倍到10倍，目前已逐步提升至20kW到100kW，未来还将超过600kW。

电力系统方面，IDC通常采用“电网+UPS（不间断电源）+柴油发电机组”三级电力保障架构。UPS凭借毫秒级切换能力，在市电波动及中断时接续供电，但容量有限，仅能维持数分钟至数十分钟；柴油发电机组在UPS续航耗尽后启动，以大功率、长时供能特性，可持续供电数小时至数天，是IDC应对长时间停电事故的备份电源，二者通过“瞬时响应、持续供能”功能互补。

但这已无法满足AIDC更苛刻的需求。

其一，AIDC在训练AI模型和推理计算时的耗电量远超传统场景；其二，功率瞬时飙升，对供电系统的稳定运行形成压力；其三，可靠性要求极致，秒级断电可能导致训练数周的AI大模型中断甚至报废，造成巨额经济损失。

储能如何适配AIDC

在AIDC的建设热潮中，储能作为一种新兴的电力供应形式兴起。它通常以两种方式融入电力系统架构：一是作为新增电源，二是替代部分柴油发电机，并提供传统供电系统所不具备的关键价值。

UPS在极端情况下被动启动，通过瞬时切换以保障电能质量，但频繁使用会严重折损其备用寿命，“备而不用”是最佳状态。储能则在电网正常供电时，日常参与充放电，既提升系统的安全冗余，也能获得投资回报，“物尽其用”是最佳策略。储能的时长能力具有互补性，介于UPS和柴油发电机之间，一般可连续供电1小时到4小时，高于分钟级的UPS，短于数天级的柴油发电机。

储能也可替代部分柴油发电机组。当一路市政供电检修时，负载会切换到另一路市政供电或备用发电机。传统做法是提前启动备用柴油发电机，确保切换过程不断电，但这会产生一个极高且短暂的用电功率峰值，使用储能可在切换瞬间接管全部负载，避免功率尖峰触发供电合同中的经济处罚，同时规避柴油机启动带来的排放与噪声等环境干扰。

实际建设中，已有头部AIDC主动引入储能系统。作为亚洲最大的AIDC之一，2022年启用的商汤临港智算中心，目前峰值算力已接近2万PFLOPS，该智算中心配备了宁德时代储能技术。

商汤的合作伙伴达卯科技CEO简煜忞表示，原先其他供应方根据经验估算，该智算中心配储容量低至4MWh（兆瓦时），最高不超过28MWh。但在能源大模型的测算下，结合动态策略、设备性能、收益模型等多重考虑，理想容量定格在36MWh，远超以往保守认知。

驱动商汤“重仓”储能的是供电安全、经济性和绿色属性三重因素，这也是国内AIDC发展的共性目标。

高负载运行下的供电安全

传统IDC以CPU为核心、处理静态负载、注重时延和带宽，AIDC则更注重大模型训练效率和成本优化，应对的是动态负载。储能提供的安全保障与传统的三级电力保障架构逻辑不同，不是基于被动的停电或电能质量扰动下的应急“备胎”，而是主动提供高负载状态下供电安全冗余的“日用品”，助力AIDC达到更高的运营效率，并降低容量电费成本。

商汤科技大装置事业群智算中心总经理林海介绍，目前AIDC负载率（即所有运行设备的实际消耗功率/数据中心所有可用机柜的供电功率）波动普遍较大，这取决于训练和计算等任务的排布，以及用户的访问习惯。例如某AIDC全天的平均负载率约40%，通过提升任务排列的紧密程度能将其提升到60%。

但这种部署脚本很可能使得高峰负载率突破90%，进入冗余极小的非安全区域。因此，配置一定规模的储能在高峰时段进行智能调度，可以保障园区在守住供电安全的底线上，驱动平均负载率在高水平线上不断提升，加大算力产出。

“就像传统的出租车运营模式，在不知道用户目的地和人数的时候，运送效率是很低的，一辆车长期会空置两三个座位。但是，当运营方能提前知道乘客的目的地、人数，就可以有顺风车、拼车的运营模式，在保障供电安全的同时，产生了更高的效率。减少了空置座位的数量。在AIDC的场景里，实现了电力容量使用的最大化。对算力数据的感知和分析相当于知道了下一组乘客的目的地和人数，而储能以及智能的调度策略就是时刻保障新增的乘客有座位，既不超载也尽量不空置。”林海说。

电力市场化改革下的经济性

独立运营的规模化数据中心，通常按照大工业用户类型计算电费，执行两部制电价，即由电度电费和基本电费组成。

电度电费，即“用一度电交一度电的钱”，通常叠加分时电价政策，分为高峰、平时、低谷时段，有的省份还会区分尖峰和深谷，进一步拉大价差。

基本电费与用电量无关，它对应的是占用变压器的容量或实际使用的最高平均功率，体现占用电力系统资源的大小，可以理解为“座机费”。

当电价处于高峰或者实际功率触及上限时，数据中心应该降低算力任务以降低用电功率，节约用电成本。但这会导致数据中心的算力闲置，而数据中心的芯片和硬件因技术快速迭代，折旧期仅有五年左右，超期则报废更新，仅仅为了省电费而降低算力并不划算。综合考虑数据中心的闲置成本和电费成本，通过投资储能，可以在保障数据中心负载率的基础上，降低用电成本。

林海表示，尽管电力成本约占数据中心运营成本的六成，但将机房的建设费用、土地成本、楼宇成本、服务器采购成本等共同纳入考虑以后，AIDC服务器五年的全生命周期时间里电力成本仅占5%到10%。“一台用来载客的燃油车，不会因为油价每升涨了几毛钱就不加油不载客了，因为车辆本身的租赁和折旧成本就非常高。所以车主首要考虑的问题是，怎么能在不影响载客的前提下，尽量节约油费开支。”

这时储能会起到明显作用。利用峰谷价差，数据中心储能可以在电价低谷时充电，高峰时放电，以节约电度电费。当实际使用功率较高时，储能的及时介入既可避免高于变压器的额定功率，触发过流跳闸断电，也可根据历史用电曲线规律主动削平用电峰值，以降低基本电费。

配合负载的波动和电价波动来调度，意味着AIDC配备的储能要比其他场景会更频繁的被调用，这要求储能的衰减率低，具备更深的平均可充放深度，在频繁充放电之后仍能保持良好性能，才能在长期使用中保证更好的投资回报。

除了通过“削峰填谷”直接节约电费以外，储能还可作为创造营收的资产和优化运营的工具，带来增值收益。目前国内多个省份出台政策鼓励各类经营主体积极参与需求响应。数据中心依托储能可以作为独立用户，也可以通过接入虚拟电厂，在电网紧张时按指令放电，获得补贴和收益。在条件允许的地区，储能还可以更灵活的策略直接参与电力现货交易套利。

低碳约束中的绿色价值

2025年7月，国家发改委、国家能源局发布《关于2025年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知》，首次将数据中心纳入重点用能行业绿色电力消费监测范围，并明确国家枢纽节点新建数据中心绿电占比需达到80%的目标。这一指标在所有行业中最高。

目前数据中心可以采取三种方式满足绿色电力消费占比的要求：

购买绿证是最便捷的方式。绿证交易机制允许企业将电力消费与环境效益分离，在不改变现有供电结构的情况下，通过购买绿证实现绿色电力消费。局限是目前绿证在国内市场的流动性不足，与国际市场的互认程度也有待提高，若企业主要依靠购买绿证来表明减碳努力，易被诟病存在“漂绿”嫌疑。对数据中心而言，这是一笔为满足强制约束指标而产生的合规成本，不能带来直接的经济收益。

与绿色电力发电方签订电力购销协议（PPA）是能较好地平衡可获得性、成本和市场认可度的主流选择。目前国内广泛采用物理PPA，双方签订带有固定发电曲线的长期协议，数据中心需拟合发电方的电力曲线，调节负荷、减少偏差考核费用和违约风险，以达到绿电占比八成以上的目标，这时需要储能的深度介入。

“储能参与调节的目标，要么是向电价低的时段调，要么是向PPA拟合的或者直连的新能源曲线调，很多时候这两个方向是趋同的，因为风光等绿电大发的时段也是电价较低的时段。大模型的求解方向是能量系统的平衡，也就是在确保安全的前提下，在达到目标清洁能源消纳率的目标下，求最佳经济解，所以在测算与调度时不需要做特殊的设置和取舍，模型可以自动同步考虑经济性和绿色性目标。”简煜忞说。

三是直接投资风、光、储一体化的绿电项目。这种方式供应稳定、成本可控且减排效果直接，可以有效规避市场波动风险，并提升企业减碳表现。但是初始投资大、项目周期长，且受地域与资源条件限制。2024年11月，腾讯河北怀来东园数据中心正式并网发电，配置了11MW（兆瓦）光伏装机、150kW风电装机和1.25MW（功率）/1.376MWh（容量）的储能系统。

市场需求等待解锁

国内数据中心的配储态度仍相对保守。一名供职于互联网企业数据中心的能源电力专家表示，当前国内互联网企业数据中心配置储能的规模普遍不大，最主要的顾虑是安全风险。

2022年韩国SK公司数据中心发生的火灾事故给全球数据中心配储项目敲响安全警钟。事故由地下三层电气设备室的电池机架短路引发，导致超过3万台服务器瘫痪，造成数个国民级服务平台中断。

安全始终是数据中心的首要考量。尽管国内主流储能厂商已围绕电池热失控风险设置了多层级防护，包括智能监测软件、Pack级消防、从风冷升级到液冷等，但数据中心对储能安全性的顾虑短期难以完全消除。也有从业者认为，单靠储能厂商的技术性解释不足以打动大量的数据中心，制定相应的政策和规范、推出市场化的安全责任保险，才能切实扫清用户顾虑。

“我认为现在行业到达了临界点，一方面互联网企业对储能的认识逐渐加深，他们意识到储能的调节能力和经济价值远大于安全风险。另一方面，很多数据中心运营商正在面临如果降不下来电价就接不到订单的局面。当前储能系统的单位造价已经接近历史最低值，增设储能或是用它替代柴发都可降低电力成本，这是一个现实的生存问题。”简煜忞说。

推动AIDC释放储能需求的另一个动力在于，全球数据中心的前沿电源架构正在优化传统复杂架构，简化供电链路。

2025年5月，英伟达宣布从2027年起，率先推动数据中心机架电源从传统的48伏直流向800伏高压直流（HVDC）过渡，以支撑单机架功率超1MW的下一代AIDC。800伏方案将电压提升近20倍，可大幅降低电流、缩小线缆直径、减少部件体积，同时提升安全性。

不同于传统设计中储能系统仅作为可选配置、柴油发电机承担主要备用电源角色的模式，800伏高压直流配电架构将电池储能系统（BESS）直接整合进主要供电路径，成为基础设施的关键组成部分。

简煜忞表示，从技术原理来说，高压直流的架构因为减少了AC/DC转换，可以提升储能的接入效率和调节能力，实现更敏捷的精准响应。因此，新型架构下储能的应用空间相较以往更大。未来，性能更优的固态变压器（SST）系统可能是AIDC供电架构的终极解决方案，这需要数年的应用和验证时间，对于电池储能同样是利好。

在全球市场，数据中心都是推动储能增长的新引擎。摩根士丹利2025年11月发布的调研报告显示，北美AIDC储能需求从2024年兴起，但目前渗透率还较低，2024年建成量几乎为零。预计到2026年，随着美国数据中心新增量达13GW（吉瓦），按20%容量比例、4小时配置计算，AIDC配储需求约有10.7GWh（吉瓦时），超配情况下可达20GWh到25GWh，约占北美大储装机量的四分之一。

AIDC配储的增长势能已经在北美储能厂商的订单中体现。美国第二大电池储能系统集成商Fluence在2025年11月举行的财报电话会中表示，数据中心储能是未来的最大增量。目前公司洽谈的数据中心项目容量超30GWh，预计这些潜在项目中约有一半能转化为2026财年订单，其余在2027财年及以后实现。目前多数机会集中在美国，但该趋势很可能会蔓延至全球。

Fluence的管理层认为，北美数据中心配储源于三大诉求：一是加快并网速度，AIDC的耗电量大，电网公司对其接入态度谨慎，储能系统可以帮助数据中心满足并网要求；二是替代备用电源，柴油发电机启动存在延迟和污染问题，使用电池储能系统可以降低成本；三是电源质量，电网微小电压骤降或频率偏移会损害服务器，储能系统能实时监测和调节输出电力，确保稳定电源输入。Fluence认为，公司能在数据中心拿到订单的核心竞争力在于，可用一套技术方案同时满足以上三个需求。

北美数据中心配储的场景中，光伏和储能常被同时部署，这在天然气资源丰富的北美更像是一种退而求其次的选择，该地区的光储成本约为燃气发电的两倍，数据中心通常会优先考虑燃气发电。

但燃气轮机的供应是最大瓶颈：全球该领域的三大供应商通用电气、西门子能源和三菱重工合计年产能约20GW，远不能满足AI爆发需求之下美国每年数十至上百吉瓦的电源装机需求，交付周期已超过三年。其他解决方案如SOFC（固体氧化物燃料电池）的成本可控但产能受限，小型核聚变、小型模块堆技术有待验证，成本高，且安全许可未突破。

国海证券测算，美国机房侧数据中心储能需求有望从2025年的11GWh提升至2030年的116GWh，2025年到2030年的复合年均增长率（CAGR）为62%。弗若斯特沙利文预测，2030年全球和中国数据中心储能市场空间分别为212GWh和98.8GWh，2023年到2030年CAGR约为49%。美国和中国为全球领先的增量市场。

包括Fluence在内的多家企业指出，未来数据中心的配储规模仍难精准预判，各机构给出的预测差异较大。关键取决于四个变量：其一，AIDC的建设节奏和应用程度；其二，各地区数据中心所采用的供电架构和解决方案；其三，各国对数据中心使用绿电比例的政策要求；其四，锂电高压直流技术、固态变压器的验证和落地应用进展。