【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

绿色算力是数字经济时代实现可持续发展的重要方向，其核心在于通过技术创新和管理优化，实现算力基础设施、设备、平台及应用的全面绿色化。绿色算力融合了经济效益与环境保护，是推动算力产业低碳、高效、可持续发展的关键。

发展背景
- 政策层面：从早期关注数据中心建设绿色转向全链条绿色发展，推动全产业链节能减排。
- 产业层面：算力市场规模快速增长，能源消耗和碳排放问题凸显，绿色发展成为必然选择。
- 国内外企业纷纷布局绿色算力，如谷歌、微软、阿里、腾讯等。
概念内涵
- 绿色算力是实现算力设施、设备、平台和应用“四位一体”绿色发展的一种形式。
- 强调资源节约、能效提升、碳排放控制与社会责任的结合。
发展演进
- 初级阶段（1996-2006）：数据中心商业化，但忽视环境影响。
- 起步阶段（2007-2020）：形成xUE指标体系，关注数据中心能效。
- 发展阶段（2021-2030）：引入算力碳效指标，提升算力效率与绿色度。
- 成熟阶段（2030年后）：实现零碳目标，绿色算力全面赋能千行百业。
属性特征
- 全局性：需多部门协同，推动绿色算力产业链发展。
- 先导性：带动能源电力、半导体、软件等产业绿色转型。
- 长期性：绿色发展是长期任务，需统筹规划，稳步推进。

建设绿色能源替代，降低供电传输损耗
- 推广可再生能源使用，如分布式光伏、风电、源网荷储一体化。
- 采用高压直流离线架构，提升供电效率至97%以上。
创新储能部署方式，探索环境友好介质
- 推动锂电池、氢燃料电池等新型储能技术。
- 优化储能部署方式，减少碳排放，提高能源利用率。
应用自然冷却技术，突破液冷技术难点
- 推广直接新风、水侧自然冷却等技术。
- 液冷技术（冷板式、浸没式）有效降低制冷能耗。
- 余热回收技术可将服务器余热用于建筑供暖、热水供应等场景。

优化服务器硬件节能，发展动态能耗管理
- 推广低功耗指令集架构（如RISC-V、ARM）。
- 采用动态调频调压、智能休眠、节能风扇调速等技术。
- 通过虚拟化、池化技术提升服务器利用率。
开发存储材料及工艺，促进数据技术高效
- 推动固态硬盘（SSD）等高效存储介质的应用。
- 推广数据分级、冷热数据分治等技术，提升存储效率。
- 存储系统协同节能技术可实现资源优化配置和能耗降低。
应用无损网络介质，推动弹性网络部署
- 部署超低损耗光纤和全光网络，提升网络传输效率。
- 推动网络动态适配和弹性智能技术，实现资源灵活调度。
- 无服务器架构（Serverless）和人工智能工具可提升开发效率与算力利用率。

迭代资源管理技术，调度绿色算力资源
- 构建全国性与企业级算力调度平台，实现算力资源的精准匹配。
- 通过虚拟化、池化、容器化等技术提升资源利用率。
简化产品开发模式，优化模型算法效率
- 推广无服务器架构，降低开发与运维复杂度。
- 人工智能框架（如PyTorch、TensorFlow）支持模型压缩、量化等绿色技术。
- 绿色算法和参数优化可降低代码运行能耗。
完善环境监测体系，实现智能动态调优
- 通过DCIM系统实现数据中心能耗与碳排放的实时监控。
- 结合人工智能和大数据进行能效分析与负载调优，提升系统稳定性与能效表现。

加速科研技术革命
- 高性能计算与人工智能助力科研突破，缩短研究周期。
- 绿色算力为科研中心提供节能、高效算力支持。
赋能产业节能低碳
- 在工业领域，绿色算力助力智能制造与低碳转型。
- 在建筑行业，推动智能设计、运维与能耗优化。
- 在金融行业，实现高效资源调度与绿色运营。
助力社会治理格局构建
- 绿色算力支撑智慧城市、应急管理、医疗教育等场景。
- 为大型赛事（如冬奥会、亚运会）提供精准气象预测等服务。