2024-03-14-中国信通院-绿色算力技术创新研究报告（2024年）_47页_1mb

报告摘要

绿色算力技术创新研究报告（2024年）总结

核心内容

绿色算力是数字经济时代实现可持续发展的关键生产力，是将自然资源与环境资源纳入算力发展考量，实现经济效益与环境保护、社会责任有机融合的新型算力形式。报告从算力设施、算力设备、算力平台、算力赋能“四位一体”角度，全面分析绿色算力技术的发展背景、演进路径、技术突破与应用前景，提出绿色算力发展的政策建议与技术方向。

主要观点

绿色算力是实现“双碳”战略的重要支撑
绿色算力的发展已成为我国算力产业的必然选择，有助于实现产业的节能降耗、低碳运行，推动经济社会高质量发展。
绿色算力技术覆盖算力全生命周期
从设施建设、设备优化到平台调度、场景应用，绿色算力技术贯穿算力发展的各个环节，形成完整的绿色技术体系。
绿色算力发展呈现多维度、多层次创新趋势
绿色算力技术在供配电、储能、制冷、服务器、存储、网络等环节不断突破，实现从“浅绿”到“深绿”再到“完全绿色”的发展路径。
绿色算力技术赋能千行百业
通过绿色算力技术，能够推动科研、工业、建筑、金融、社会治理等领域的数字化、智能化与绿色化转型。

关键信息

一、绿色算力发展态势

发展背景
政策推动绿色算力发展从“选址、布局”转向“全链条绿色”。
2021年国务院和国家发改委等多部门发布政策文件，推动算力基础设施绿色高质量发展。
概念内涵
绿色算力是集资源节约、能效提升、环保责任于一体的算力形式，融合“四位一体”绿色发展，推动算力与环境协同发展。
发展演进
- 初级阶段（1996-2006）：数据中心快速扩张，忽略能耗问题。
- 起步阶段（2007-2020）：PUE、WUE、CUE等评价体系逐步形成，绿色数据中心建设成为趋势。
- 发展阶段（2021-2030）：关注算力效率与绿色指标，如CEPS指标的提出，推动绿色算力评价体系更加完善。
- 成熟阶段（2030年以后）：绿色算力全面普及，实现“零碳”目标，赋能各行各业。
属性特征
- 全局性：需要政策、资金、技术、人才等多方面协同推进。
- 先导性：绿色算力可带动能源、半导体、软件等产业向绿色转型。
- 长期性：绿色算力发展是一项长期任务，需从技术、产品、组织管理等多方面持续推进。

二、绿色算力设施层技术创新

建设绿色能源替代，降低供电传输损耗
推广分布式光伏、风能、储能系统，实现“源网荷储”一体化。
高压直流技术被广泛采用，提升供电效率至94%-95%，部分企业实现99.5%的供电效率。
创新储能部署方式，探索环境友好介质
储能技术成为数据中心绿色转型的重要支撑，包括数据中心级储能和机柜级储能。
新型储能材料如锂电池、氢燃料电池正在逐步替代传统铅酸电池。
应用自然冷却技术，突破液冷技术难点
自然冷却技术（风侧、水侧）被广泛应用，降低制冷能耗。
液冷技术包括冷板式和浸没式，提高服务器散热效率，降低PUE值。

三、绿色算力设备层技术创新

优化服务器硬件节能，发展动态能耗管理
采用RISC架构、高密度服务器、动态调频调压等技术，提升服务器能效。
通过功耗封顶、智能休眠、节能风扇调速等手段，实现硬件节能。
开发存储材料及工艺，促进数据技术高效
数据分级、冷热数据分治、优化存储设计成为降低存储能耗的重要手段。
固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）在存储能耗方面各有优势，合理配置可提升存储效率。
应用无损网络介质，推动弹性网络部署
推广超低损耗光纤、全光网技术，提升网络传输效率。
网络动态适配、弹性智能技术可优化资源利用，降低能耗。

四、绿色算力平台层技术创新

迭代资源管理技术，调度绿色算力资源
虚拟化、池化、容器化等技术提升资源利用率，实现算力的灵活调度。
国内企业如阿里云、广东联通等已建设全国性或企业级算力调度平台，实现算力资源统一管理。
简化产品开发模式，优化模型算法效率
无服务器架构（Serverless）和人工智能框架（如TensorFlow、PyTorch）可降低开发复杂度，提高算法效率。
绿色算法、资源优化策略、模型压缩等技术提升算力使用效率，降低能耗。
完善环境监测体系，实现智能动态调优
建立资源与碳排放监测体系，结合AI进行能效分析与调优。
通过智能预测、动态调度等手段实现算力资源的高效利用，如蚂蚁集团的资源预测系统。

五、绿色算力技术赋能经济社会发展

加速科研技术革命
绿色算力支持高性能计算、人工智能等科研领域，提升研究效率与质量。
例如，上海交通大学“思源一号”算力中心采用温水散热技术，实现余热再利用。
赋能产业节能低碳
绿色算力推动工业、建筑、金融等领域实现数字化、低碳化转型。
例如，大唐先一新能源集控中心通过绿色算力实现降本增效，建筑行业通过算力提升能耗管理效率。
助力社会治理格局构建
绿色算力支撑智慧城市、智慧政务等应用场景，提升城市治理能力。
例如，北京冬奥会、杭州亚运会期间，绿色算力平台实现高精度气象预测，提升服务质量。