从电力到算力,20年一场轮回

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电力的迁移到算力的迁移,20年一个轮回,前一个发生在中国工业化进程最迅速的年代。而后一个,将在数字化和智能化的时代发挥着同样举足轻重的作用。西部地区再一次通过跨地域的互补,参与到下一个时代的浪潮中来。

本文来自微信公众号:数智前线(ID:szqx1991),作者:芙蓉王,编辑:石兆,原文标题:《东数西算,20年一场轮回》,头图来自:视觉中国(图为2011年5月9日,西藏,工人们正在青藏联网工程施工)

2004年6月,夏日炎炎,杭州市政府大楼的办公桌上放着一封信函。这是诺基亚派人送过来的,里面有一段加粗加黑的字体:“如果杭州研发中心的业务开展遭到电力供应的严重掣肘,受损害的将不仅仅是诺基亚,还有杭州招商引资的信誉和效果。可以想像,没有一家公司会投资在一片电力供应无法得以保证的土地上。”

两年前,诺基亚刚把研发中心落地杭州,结果不是招不到人,而是用不上电,这一点让诺基亚始料未及。当时不仅是浙江,全国超过24个省市陷入电荒,包括北京和上海开始拉闸限电。一切能发电的东西都是抢手货,分管电力的浙江副省长都亲自跑到山西、河北等地买煤,就为了能多发点电。

诺基亚该庆幸,还有渠道给市长写信。当年南京一家名为“世纪缘”的酒楼在营业高峰时遭遇停电,一桌客人因为不愿给钱把员工打伤了。而满楼的客人趁势一哄而散,酒楼损失惨重,只能自己认栽了。

各地方为了省电也是绞尽脑汁。上海发明了一种旅游方式——“让电旅游团”,因为企业限电无法生产,上百万工人需要放假轮休,而员工在家里肯定要开空调、看电视,政府干脆给点补贴,鼓励大家去旅游,给上海节省点电力资源。

发改委专门发布了《公众节能行为指南》,呼吁政府官员和白领们“适当改一改炎炎夏日西服革履的商务习惯”。指南甚至声称,27至28摄氏度是最舒适的室内温度。

2003年的夏天,清华大学的实验电厂竟然接到北京市电力局的电话,对方问能不能发电。

原来,在“教育与生产实践相结合”的政策号召下,清华大学在1957年搞了全国唯一一个高校自办电厂。这里也成了自力更生的典型,还接待过外国元首。在漫长的电力短缺的时光里,清华的师生就很幸福,教学和科研基本不受限电困扰,还能往外送电。但到了2002年,考虑到污染环境,清华电厂就没有再发电,只提供教学实习服务。

其实,诺大的北京城在上世纪八九十年代,也长期处于供电不足的状态。

那时候,《北京晚报》频繁出现的新闻大多与电有关。比如1980年,《北京晚报》刊登了一则投稿,说的是作者看到北京石油学院有几个人开着100摄氏度的大灯在打牌,灯火通明。被停电困扰的作者非常愤慨:同志,节约用电。

比如1981年,西城区的三位年轻人用石块和砖头打鸽子,造成西城区花园宫变电站设施损坏,停电两个多小时。结果,鸽子被没收了,人也被带去关了几天。

80年代末,永外琉璃井的300多户居民还联名给市长写信,反映电压低的问题。“到晚上灯不亮,电扇不转,电视只剩下一条影儿,冰箱成了摆设,年三十儿晚上都是点蜡烛包的饺子。”

看得出来,这都是富裕家庭,电视冰箱一应俱全,只可惜电力跟不上。而当时北京供电的职员就给出一条处级干部以上才能想到的建议:“建立符合中国国情的消费观念比新建发电厂更重要”。

但历史的车轮滚滚向前,解决生产和消费水平提升的用电需求,就得新建电厂以及向外省买电。

北京除了加大力度建热电厂,更主要的是依赖内蒙的火电。为了解决首都用电难问题,国务院制定了“9511工程”,大概意思是在1995年11月之前,基本满足北京城区的居民用电需求。国务院的一句“解决首都北京缺电主要靠内蒙古”,不仅给首都指明了方向,也给予了内蒙古很高的评价。

1993年,北京与内蒙古签署了“联合办电”和“向首都供电”两个协议,内蒙古也确定了“煤从空中走,电送北京城”的战略,当年500千伏丰沙线就正式投运。乌兰图雅站在草原望北京之前,内蒙的电先到了北京。

从1996年开始,北京很少再拉闸限电,一直到2003年。

2003年开始的电荒,背后是城市化水平的快速提高和高耗能产业的狂飙突进。

1998年开始,国家对农村电网进行了“两改一同价”改造,以前农村的电价每度1.2元,而城里每度才6毛,现在大家统一按照城里的价格。而电力设施基本实现村村通,8亿农民的用电需求被激发出来。城市里则掀起了空调消费热,各种电器开始走进千家万户。

与此同时,钢铁、电解铝等非常耗电的工业项目纷纷上马,最终导致了电荒。

当然,缺电也与之前的误判相关。

通常情况下,电力增长速度要大于国民经济增长速度,但当时的结果正好相反。

1997年之前,国内电力投资建设的规模平均每年都在2000万千瓦以上。但此后三年,电力开工建设的规模一直在下降,尤其是1999年和2000年,每年开工规模只有600万千瓦。电力系统甚至有“三年不上火电”的说法。

这个误判主要与亚洲金融危机有关。由于金融危机,全社会用电量增长缓慢,甚至供应相对富裕。这也导致电力一度出现过剩危机,很多电厂推出了“优惠电价”。广东就曾在电多的时候,出台了“用电越多越便宜”的做法。

此时,人们一度认为当前的用电需求是合理的,不需要再大规模扩建。所以,2000年至2002年间,中国的装机容量分别比用电增长低四点五、二点七、六点三个百分点。电力基本建设低于经济增长速度。

电力部门当时的精力不是在建设新的电网和水电站,更多在谋划怎么分拆国家电网。

而外资也在该领域撤退。发电领域很早就对外资开放,为了吸引外资,中央和地方前期都开出了很多优惠条件,比如投资电厂还能保证回报率,最高能达到20%。这个回报率,A股股民听了都会落泪,所以全世界的电力巨头都跑到中国淘金。

但在1999年前后,固定回报率被取消,无利可图的外资两脚抹油,卷起裤腿纷纷撤离,充分展现出资本的逐利和冷血。

更重要的是,绝大多数人都低估了国运。

包括世界银行在2000年给出的调查结果显示,中国GDP每年增长5%左右。但实际上,中国的经济继续高速向前,基本每年GDP增速都是百分之十几。尤其是中国加入WTO之后,中国跟开了挂一样,很快就成了制造业大国和基建“狂魔”。而背后对电力的需求也是井喷式增长。

因而,经济对电力的需求不是在减少,反而在迅速扩大,新增装机量远远没有办法满足需求。用时任云南电力集团副总经理陈滇生的话说:国民经济快速发展和人民生活水平提高的速度大大高于原来预想。

解决电荒问题的探索来自广东。经济开始腾飞的广东最早出现电荒难题。2000年,广东算了一笔账,如果电力需求按年均增长7.2%测算,未来五年,广东共需新增装机1000万千瓦。

广东把新建1000万千瓦发电机组的方案上报了中央,希望得到批准。但中央的意思是,广东不要自己建电厂,污染环境,应该利用贵州云南的丰富水电资源,西电东送,实现“广东发财,西部发展”,先富带后富。

当时采取哪个方案存在分歧,广东有自己的小心思:一是担心西电东送成本更贵,毕竟从千里之外传输过来,路上损耗加工程建设就是天文数字;二是担心西部的电力无法满足需求,从而拖累经济发展。甚至还有人担心云贵经济发展起来后,就不给广东输电了。

总之,广东希望自己买煤建大型火电厂,求人不如求己,可控性还高,而且自己建电厂还能产生税收和就业。但中央觉得广东要把格局打开,当年改革开放先发展沿海,西部也是支持的。

现在东部发财了,但贫困落后的广大西部地区,能发展的产业其实并不多,不是烟就是酒。2004年,茅台还没有被神化,市值才勉强突破100亿元,给贵州贡献的税收非常有限。而当年贵州省电力公司上缴的增值税就超过20亿元,成为仅次于烟草的第二大纳税大户。

地大物博的中国,面临着地域资源不平衡的现实。而当时闹得沸沸扬扬的二滩弃水事件,成为这种不平衡的一个缩影。

位于雅砻江的二滩水电站是20世纪中国建成的最大水电站,总投资超过了285亿元。虽然历史意义很大,但欠了一屁股债,投产两年,面临巨额亏损。亏损的直接原因是二滩水电站的上网电价定为0.45元,当时国家电网的上网电价平均才0.25元,价格差这么远,根本没人买单。所以二滩宁愿开闸放水,也不愿亏损发电。

之所以定价这么高,背后原因很复杂,有定价机制的原因,也有为了偿还世界银行贷款的因素。但不管怎么说,这事在当时影响非常大,清华教授胡鞍钢还发了《二滩水电项目严重亏损的调研报告》,呼吁电力改革,打破垄断。

但无论如何,一方面是东部沿海城市屡屡出现电荒,另一方面西部建设的大型水电站却频频弃水。二滩弃水事件也在客观上推动了“西电东送”工程的实施。

终于在2000年11月8日,彩旗招展、锣鼓喧天的氛围之下,贵州洪家渡和另外几个水电站同时开工建设,西电东送正式拉开序幕。西部的电力通过特高压运送到东部沿海城市,一场深刻改变东西部资源分布的工程在轰轰烈烈地向前推进。

“西电东送”从北到南有三条线路:最北是从三西(山西、陕西、蒙西)产煤区向华北电网输电,中线是从四川、三峡向华东电网输电,最南主要是从云贵两省到广东。

2000年8月,广东分别与贵州云南签订五年协议,每年按照枯水期和汛期,输送多少电量,建设多少水电站和火电站都有明确要求。

然而,当云贵两地的水电站还在如火如荼地建设时,云南和贵州发现自己都不够电了。

签订送电协议时,贵州的电力还有富余,想着卖电赚点钱。结果,等到真正要送电时发现,自己省内的电都不够用了。2003年,贵州全年向广东送电126亿度,而贵州自己就缺电60多亿度,贵州全年的工业产值预计损失400亿元。

在这一点上,贵州和云南人民牺牲很大。

毕竟签署了协议,没办法不执行。贵州时任省委书记在2003年的一次会议上表态:即使拉自己的闸,也要保证(西电东送)协议的落实,要举全省之力保证西电东送战略的实施。而云南的时任省长也要求,宁可自己勒紧裤带,也要保证“云电外送”的承诺不动摇。2004年9月,云贵等地向广东的电力输送能力达到1088万千瓦,比原计划提前了15个月。

不仅是云贵,整个西部都付出很多。2004年,全国性电荒时,当时内蒙缺电情况已经达到总负荷的40%左右。

“西电东送”工程在过去20多年时间,总投资额超过5000亿元,截至2020年,云南和四川“西电东送”的电量分别累计突破10000亿千瓦时,而贵州的送电量也累计达到6230亿千瓦时。

这个改变资源配置不均的超级工程,为后来中国经济的腾飞提供了充足动力基础。这既是先富带后富、走向共同富裕的应有之义,也是战略纵深的最直接体现。

在“西电东送”工程实施20年后的当下,除了一些地方人为限电,大体属于供需平稳。但随着数字化进程加速,每天有大量的数据产生,算力成为比电力更让人关注的庞大产业。

在电力迁移之后,一场关联东西部的算力迁移大戏开始徐徐展开。

处理和存储数据的数据中心其实是电老虎,需要24小时不间断运行,除了自身运转,还要散热。大数据中心超过80%的成本是电力成本,像中国联通在廊坊的数据中心,其用电量几乎占了当地用电量的一半。

根据工信部的统计,2017年底,数据中心的全年耗电量已经占全社会总用量的2%。所以,在用电紧张的一线城市,这些年对高能耗的数据中心有需求,但不敢建。

2018年9月,北京公布《北京市新增产业的禁止和限制目录》,中心城区全面禁止新建和扩建数据中心”。2019年,南兴股份还想投资8970万元在北京来广营建设数据中心,但最终夭折。

2021年,北京有11家数据中心因能效超标被约谈。而上海、深圳和杭州也都陆续下发了限制在城区建设数据中心的行政命令,都提到要控制电能使用效率值。

数据中心的能耗不达标倒不是因为主机太耗电,而是因为冷却设备太耗电,包括风扇、冷冻机和压缩机。主机是个娇贵的东西,温度不能太高。但因为24小时运转,只能采用外部降温设备。

但耗电并不代表大数据产业不重要,更不是不发展。一位云计算行业的创始人说:现阶段占我国全社会用电量约2%的数据中心,支撑了占全国GDP约36.2%的数字经济规模。

只是,历史再一次站到了西部。

2022年2月,“东数西算”工程正式启动,划了8个国家算力枢纽和10个国家数据中心集群。这被誉为继西电东送、西气东输和南水北调之后,又一大国家级战略工程。

实际上,“东数西算”的目的是将对时延要求不高的业务需求引导到西部,包括后台加工、离线分析、存储备份等业务,使得数据中心集约化、规模化、绿色化发展。说白了,东部经济发达的地方每天产生大量数据,而西部很多地方有充足的电力和适宜计算的自然环境。

因为数据有冷热和轻重缓急之分。你聊微信、逛淘宝或者乘坐一辆有自动驾驶功能的汽车,数据需要实时交互处理,对时延要求很高,这些都是热数据。而你用iPhone存储到云端的图片以及人工智能企业大量的数据训练,这些不需要高速调用,属于温冷数据。

贵阳、张北、中卫、韶关、呼和浩特等这些地方对处理温冷数据的优势是显而易见的。

首先是电力。贵州水电发达,张北有风电,中卫有太阳能,不仅便宜,还非常绿。韶关是广东主要的电源基地,2021年发电量270亿度,富余100亿度,关键是电价全省最低。在靓仔遍地的广东,成色这么好的靓仔并不多见,所以这里主要承接珠三角企业的数据中心业务。按广东的意思,70%数据中心都在省内建设,而大型的都要建在韶关。

其次是气候条件。北方城市因为纬度高,散热条件好,而南方城市多选择了多山的地方,韶关和贵安都是山体众多,气候比较凉爽。

阿里巴巴在千岛湖底建数据中心,腾讯挖空了贵州的两座山头,拿来放服务器,都是希望能最大限度利用自然条件,减少能耗。这在全世界范围内都比较常见,亚马逊把数据中心放在美国的沙漠上,微软把数据中心放在海里,小扎则把Facebook的数据中心放在了气候寒冷的北欧。

还有是网络带宽。数据放到西部,不是一车一车运过来的,而是通过光纤电缆传输。这次披露的东数西算枢纽,基本属于国家级互联网骨干直联点,基础设施已经配套,数据的快速传输完全不是问题。

以前,西部有煤炭、有水电、有清洁能源,照亮了东部城市的每一个角落。现在,西部又有廉价的电力和土地,温暖适宜的气候以及诱人的政策,吸引一批批投资再次到祖国的西部去。

早在2012年,贵州就意识到,多彩贵州不能只有茅台。但生态薄弱的贵州,又不可能发展高耗能高污染产业,最终敲定了大数据产业。因为大数据不需要太多的配套产业,而且对交通要求并不高,它主要通过光缆连接,正好弥补了贵州山多交通不便利的缺点。

不得不说,贵州这一点还是挺有眼光,其他省份城市这些年也在往新兴产业迈进,像南昌搞VR产业,福州搞动漫产业,但效果都比较一般。

当初除了战略眼光,也和决心有关。当时,时任贵州一把手出面,频繁会晤三大运营商的领导,诚意十足。贵州还把领导干部分批送往外地,学习大数据知识,后期决策部署落实不力的单位和个人还要被问责。2013年底,电信、移动和联通分别与贵州签约,决定把数据中心放在了贵安新区。紧接着,腾讯、华为和苹果也来了,大数据成了贵州的名片。

2015年,最高层视察贵州,讲了一句很有份量的话:“贵州发展大数据确实有道理。”两个月后,国务院印发《促进大数据发展行动纲要》,将大数据产业提升到国家战略高度,里面专门提到了贵州。

但贵州有的条件,其他被国家认可的数据中心集群所在地都有。你有廉价的电力,我也有;你有凉爽的气候,我也有;你有优惠的政策,我依然有。所以,这些数据中心集群几乎都在强调一点:电力充足且电价最低。

当优势相差无几时,竞争也就出现了。

跟当年内地省份争抢富士康落地一样,各大云厂商和互联网公司也成了各地争抢的对象。当初,宁夏中卫为了吸引亚马逊AWS的数据中心落户,过程就非常曲折。

双方商谈了一年多,宁夏不仅免除了每度电1分钱的城市附加费,还按0.36元每度电的价格执行,这几乎是全国最低电价。光这一项就给亚马逊一年节省近亿元。宁夏还出面和运营商谈判,给亚马逊拿到了最低的网络带宽价格,这里又节省10%到20%。所以,别看贝索斯是世界首富,估计就是因为如此精明,才成了首富。

按照国家的规划,每个枢纽里面都有一到两个数据中心集群,而大型和超大型(3000架以上)的数据中心原则上都建在上述10个数据中心集群。

不过,在东数西算工程发布之前,很多企业已经在这些地方都有相应的布局。比如三大运营商属于老好人,哪儿都不得罪,基本每个算力枢纽都落地了数据中心。但云厂商还是有偏重,比如阿里巴巴主要在张北,腾讯主要在贵安、重庆和张北,华为主要在贵安和庆阳。

2000年,西部大开发吹响号角,西电东送是最瞩目的工程,也顺利完成了一次资源在全国范围内的合理配置。2022年2月,国家再次定调,东数西算成为西电东送、西气东输之后的又一个重大工程。

以前,西部把便宜的电力、天然气通过特高压和管道,运到沿海城市消耗。现在,东部经济发达地区产生的大量数据,通过光纤电缆传输到西部去存储和运算。

从电力的迁移到算力的迁移,二十年一个轮回,前一个发生在中国工业化进程最迅速的年代。而后一个,将在数字化和智能化的时代发挥着同样举足轻重的作用。经济稍显滞后的广大西部地区,再一次通过跨地域的互补,参与到下一个时代的浪潮中来。

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