AI数据中心碳感知协同优化的系统级审计框架

《Sustainability》:Sustainable Grid Integration of AI Data Centers: Carbon-Aware Co-Optimization of Training Workloads and Battery Storage Under Renewable Uncertainty

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月17日 来源:Sustainability 4.1

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   摘要

  

摘要

人工智能(AI)数据中心的电力需求增长快于为其供电的电网实现脱碳的速度,然而碳感知计算很少在系统层面接受审计:工作负载遵循标量价格或碳信号,但这些信号所声称的节能效果未必能在全网调度中得以维持。我们提出了一种碳感知协同优化框架,将检查点间隔调度、工作负载迁移、动态电压与频率调整以及表后储能与机组组合、碳定价及系统CO?排放(超出市场内化水平)联合优化,并采用分保形场景区间和样本外成本证明。基于映射到2025年法国和德国实测数据的IEEE 39/118节点系统,碳定价调度在发电成本溢价低于0.01%(即该映射系统的碳信号空间)的情况下,将排放减少了29.5%;系统层面的分解分析表明,在参考渗透率下,超过99%的减排量归因于发电再调度——一种运营商侧工具。AI负载灵活性目前为系统排放增加0.23%,相当于数据中心集群自身碳足迹的约四分之一;在吉瓦规模下增加3.3%,同时可将最差日的负荷削减量降低最多49%。内生检查点策略能够恢复可靠性最优间隔,而跟随平均碳强度信号反而可能增加系统层面的排放。保形校准保持在名义覆盖率或之上(97.5%);经验区间则出现覆盖不足(86.0%)。
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