【中国信通院】2023面向算力应用环节的计算绿色化白皮书_39页_5mb

面向算力应用环节的计算绿色化白皮书总结

核心内容

本白皮书聚焦于面向算力应用环节的计算绿色化，提出构建端到端的绿色算力框架，涵盖电力生产、算力生产、业务应用三个核心环节，旨在系统性地提升算力资源的使用效率，实现节能减排目标。

主要观点

• 算力是数字经济的基础设施，随着人工智能、元宇宙等新兴技术的快速发展，算力需求呈指数级增长，但其能耗也随之上升。
• 实现“双碳”目标已成为全球共识，算力产业必须向绿色低碳转型，以降低碳排放和提升能效。
• 当前绿色算力研究主要集中在数据中心和硬件层面，应用环节的绿色化仍处于起步阶段，存在较大的优化空间。
• 企业需从绿色意识、绿色度评估、绿色优化、绿色设计等多维度构建绿色计算体系。
• 绿色计算技术包括：绿色监测评估、低碳算力选择、全局资源调度优化、工作负载优化、平台工程、Serverless化等。

关键信息

算力能耗现状

• 全球数据中心用电量约为 $2400\sim 3400$ 亿千瓦时，占全球最终电力需求的 $1% \sim 1.3%$。
• 我国数据中心能耗总量在2022年达到1300亿千瓦时，预计2030年将增长至3800亿千瓦时。
• 当前数据中心PUE已降至1.08，但仍存在算力使用效率低的问题。

企业绿色意识发展

• 企业绿色意识分为三个阶段：无意识、初步意识、深度融合意识。
• 高阶企业已将绿色计算纳入战略规划，并通过技术手段实现绿色化目标。

绿色计算实践路径

• 行业视角：需推动政策引导、制定绿色度指标、建立评估体系、促进产学研用协同创新、推动绿色技术标准和开源。
• 企业视角：需从顶层设计、核心能力构建、实施保障三方面推进绿色计算，包括建立绿色度评估体系、绿色观测感知、算力供应链绿色化、算力平台服务绿色化、工作负载绿色化等。

绿色计算关键技术

• 绿色监测评估能力：通过多维度指标评估算力使用效率和碳排放情况。
• 低碳算力选择能力：选择和迁移至低碳算力供应商，实现绿色采购。
• 全局资源调度优化能力：通过云原生技术（如容器化、Kubernetes、服务网格）提升资源利用效率。
• 工作负载优化能力：通过代码优化、资源调度、算法改进等方式提升工作负载的绿色化水平。
• Serverless化：实现应用与硬件解耦，提升资源弹性伸缩和调度能力。
• 平台工程：通过标准化、自动化、模块化提升平台运维效率和绿色化水平。

产业实践路径

行业视角

• 推动政策引导，完善绿色计算相关产业政策。
• 建设行业应用试点，形成可复制的参考案例。
• 构建绿色计算评估体系，推动行业标准和开源。
• 促进产学研用协同，形成绿色技术生态。

企业视角

• 规划绿色计算顶层设计：明确绿色计算目标，建立跨部门协同机制。
• 打造绿色化核心能力：包括绿色度评估体系、绿色观测感知、算力供应链绿色化、算力平台服务绿色化、工作负载绿色化。
• 落实绿色化保障机制：包括组织协同、人才建设、文化培育、生态构建等。

总结

面向算力应用环节的计算绿色化是实现“双碳”目标、提升企业可持续发展能力的重要手段。当前行业仍以数据中心和硬件层面的绿色化为主，应用环节的绿色化仍处于早期阶段，需通过系统性、协同性、创新性的技术手段和管理策略推动整体绿色算力发展。未来，绿色计算将在政策、技术、标准、生态等多方面协同推进，实现从“节能”向“增效”的转变，支撑数字经济高质量发展。