绿色算力创新报告发布 助力经济高质量发展
■ 中国工业报记者 张 楠 当前,在 “双碳”目标的背景下,算力产业正以绿色为主攻方向,推进算力基础设施全生命周期绿色设计,以实际行动积极践行 “双碳”战略,实现数字经济高质量发展。 伴随产业链上下游各方的共同协作与融合发展,我国绿色算力在新技术、新产品、新解决方案的落地应用上取得了积极进展。近日,中国信息通信研究院发布了 《绿色算力技术创新研究报告 (2024年)》(以下简称《报告》),从算力供需视角出发,深入探讨绿色算力在设施层、设备层和平台层的技术创新发展情况,展望我国绿色算力发展,并提出对应建议。 持续加强技术创新 借鉴国外成功经验 数字经济时代,算力正在成为一种新的生产力,广泛融合到社会生产生活的方方面面,为千行百业的数字化、智能化转型提供基础动力。以数据中心、智算中心为代表的算力基础设施作为算力的重要载体,承载着支撑数字经济发展的重任。近年来,我国算力总规模不断扩大、用能需求不断增长,其绿色发展进程受到广泛关注,推动算力向绿色算力发展势在必行。 绿色算力,是算力基础设施实现绿色、低碳、可持续发展的一种算力形式,是把自然资源、环境资源作为算力发展要考虑的关键,把经济效益和环境保护、社会责任有机融合,可实现算力的低碳清洁、高效利用与科学配置,达成算力设施、算力设备、算力平台和算力赋能的 “四位一体”绿色发展。 绿色算力技术是保障绿色算力发展的技术体系,主要包括材料创新、产品创新、工艺创新和手段创新等,涉及底层硬件、平台软件、核心算法等多方面。当前,我国绿色算力技术体系正不断发展与完善,并逐步形成规模效益。 对企业而言,利用绿色算力技术驱动降本增效、提高盈利是其生产经营的根本诉求。国外领先科技企业正致力于以全方位的绿色技术驱动经营管理。以谷歌为例,其自建100%电气化建筑BayView利用太阳能、风力和地热产生电力,研发张量处理单元 (TPU)v4超级计算机进行机器学习算法训练提高能源利用效率,利用机器学习技术防止制冷剂泄露,用海水进行冷却提高用水效率。 “我国算力产业应充分吸收和借鉴国外成功经验和做法。”《报告》提出,一方面是要更加注重绿色可持续发展,用能上从煤炭、石油等传统化石能源向太阳能、风能、地热能、氢能等绿色可再生能源转变,减少水资源利用,探索污水、海水、雨水、中水等的开发应用场景,材料使用上向集约节约、质量效益好的新材料转变,同时促进可降解材料使用和废物回收利用;另一方面是要加强技术创新,算力涉及诸多学科和领域,包括计算机科学、数学、物理学、工程学等,坚持产学研用深度融合,激发技术在产业要素配置上的重要作用,将技术创新作为算力绿色发展的突破口,以绿色算力为基石助力经济高质量发展。 创新储能部署方式 突破液冷技术难点 从绿色算力在基础设施层面的关键技术角度,《报告》提出以下三点建议: 首先是建设绿色能源替代,降低供电传输损耗。数据中心作为传统的耗能大户,电算转化的载体,运行主要依靠电力驱动,电量消耗和随之产生的碳排放不容忽视。稳步提升太阳能、风能、水能等可再生能源电力在数据中心的应用,是算力绿色发展的关键之一。 其次是创新储能部署方式,探索环境友好介质。对于数据中心而言,储能不可或缺。储能技术是推动算力在设施层实现绿色转型的重要因素。不同的储能部署方式可满足数据中心多样储能需求,促进整体用电稳定。按照部署的位置,储能可分为数据中心级储能和数据中心内储能,两种方式均可减少煤炭或天然气电力依赖,降低温室气体排放;在绿色低碳产业趋势下,储能介质或储能材料需具备安全可靠、性价比高、环境友好、循环寿命长等优点。在双碳目标下,我国正构建以新能源为主体的新型电力系统,这给新型储能技术发展提供了支撑。数据中心主要探索的方向为锂电池储能。当前,谷歌、微软、AWS、特斯拉、思科、英特尔等国际科技公司以及阿里、腾讯、百度等国内互联网公司均有数据中心已经在使用锂电池供配电系统。不过,《报告》提醒,安全问题仍是制约储能的关键,数据中心在部署储能时也需注重系统整体的安全性,保障不间断可持续运行。 最后是应用自然冷却技术,突破液冷技术难点。数据中心IT设备在运行时会持续产生热量,制冷系统的主要作用是散热制冷,维持IT设备正常运行的环境条件,属于数据中心必不可少的基础设施。使用自然冷却技术,减少和避免使用机械制冷成为数据中心减少能耗的关键。而液冷技术是数据中心新兴制冷技术,随着生成式人工智能、大模型计算的需求带动GPU、FPGA等发热量大的元件应用发展,高功率机柜逐渐增多,液冷技术开始被提出用于解决高功率密度机柜散热需求。据IDC数据显示,2023上半年中国液冷服务器市场规模达到6.6亿美元,同比增长283.3%,预计2023年全年将达到15.1亿美元。此外,《报告》提出,余热回收有着广泛的应用前景,可有效帮助减少碳排。 展望未来,在寻求可持续发展、实现碳达峰碳中和战略目标的时代背景下,绿色算力已成为算力发展的必选项。《报告》指出,为实现绿色算力的高效发展,政策引导与技术创新缺一不可,共同构成了不可或缺的两大支撑。前瞻性政策的制定为绿色算力发展明确方向并提供有力保障,技术的不断创新为绿色算力的实现提供强大动力。
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