绿色算力技术创新研究报告（2024年）-中国信通院_47页_1mb

中国信息通信研究院云计算与大数据研究所发布的《绿色算力技术创新研究报告（2024年）》系统阐述了绿色算力的技术创新路径与产业发展趋势。报告指出，算力作为数字经济时代的关键生产力，其绿色发展已成为实现“双碳”战略的重要支撑。当前算力基础设施建设规模快速扩张，2023年全国数据中心机架总量超过760万个，算力总规模达197EFLOPS，但高能耗问题凸显，亟需通过全链条技术革新推动绿色转型。

绿色算力发展历经四个阶段：初级阶段以规模扩张为主，忽视能效；起步阶段形成xUE指标体系，关注数据中心能效管理；发展阶段引入算力碳效（CEPS）等新指标，关注计算效率；成熟阶段将实现零碳目标。国际大厂如谷歌、微软等通过自建可再生能源系统、液冷技术、碳感知SDK等手段，推动绿色算力应用。国内企业如阿里、腾讯亦通过分布式光伏、温水水冷、绿色计算平台等创新实践，提升能效水平。

设施层创新聚焦能源替代、储能优化及自然冷却技术。资料显示，我国数据中心平均PUE值从2022年1.36降至规划阶段的1.28-1.32，通过高压直流离线架构、微电网系统、海水电冷等技术，显著降低供电损耗。液冷技术应用加速，2023年中国液冷服务器市场规模达66亿美元，浸没式液冷与冷板式液冷技术并行发展。此外，余热回收技术可将数据中心热能转化为建筑用能，提升资源利用率。

设备层创新涵盖服务器节能、存储优化与网络升级。RISC架构处理器因低功耗与高能效成为主流，ARM服务器市场份额达全球40%。存储领域通过数据分级（热数据用SSD，冷数据用HDD/磁带）、存算分离架构实现能耗降低10%-30%。网络方面，超低损耗光纤（如G654E）和全光网技术可节能达50%，SRv6与FlexE技术提升网络弹性与资源利用率。

平台层创新强调资源调度、算法优化与智能监测。虚拟化与池化技术实现算力利用率提升20%-50%，鲲鹏、飞天等平台支持多架构算力统一调度。人工智能框架如PyTorch与TensorFlow通过自动微分、模型压缩、计算图优化等手段降低能耗。环境监测体系结合AI分析，实时动态调优资源配置，蚂蚁集团通过智能预测系统实现90%以上资源利用率。加拿大DeepMind利用AI预测模型优化谷歌数据中心，节能达40%。

绿色算力技术正赋能多领域发展：科研层面，高性能计算中心助力基础研究，如上海交大“思源一号”实现分钟级气象预报；工业领域，绿色算力推动工业互联网应用，长沙大唐先一新能源中心通过清洁能源降低碳足迹；建筑行业，数字孪生技术提升能效管理，如Verdigris系统降低20%-50%建筑能耗；金融领域，云原生架构优化资源使用，蚂蚁集团节省上万台服务器资源；社会治理层面，支撑智慧城市建设与重大赛事气象服务。

未来建议包括：完善绿色算力标准体系，建立全生命周期评价指标；夯实绿色能源底座，发展源网荷储一体化与长时储能技术；巩固设备创新，突破低功耗芯片与高密度存储；聚焦平台能力，优化资源调度算法与能源管理平台；深入挖掘应用价值，推广绿色算力标识与碳减排方法论。通过政策引导与技术创新协同，推动算力产业向低碳、高效、可持续方向发展。