構建智算認證體系，推動智算綠色發展

發布日期：2024-07-19 17:03:03  瀏覽次數：2253 來源：通信世界全媒體

通信世界網消息（CWW）當前，人工智能、數字孿生、元宇宙等新興領域崛起，智能算力（簡稱智算）作為數字經濟時代的新生產力，對推動科技進步、賦能行業數字化轉型以及經濟社會發展發揮著日益重要的作用。智算即人工智能算力，主要面向人工智能應用，提供人工智能算法模型訓練與模型運行服務的計算機系統能力。

智算中心作為提供大規模智能算力服務的基礎設施，是數字經濟的重要載體之一。然而，智算中心的建設和運營往往伴隨著能耗的問題，對環境和經濟的可持續發展構成了挑戰，因此，推動智算中心綠色發展已成為我國算力產業布局的關鍵。

智算中心綠色發展背景

算力中心建設規模穩步增長

算力中心運行涉及服務器、網絡設備、儲存設備、備份裝置、冷卻系統等基礎設施，運行過程主要依賴電力。隨著生成式AI技術及應用的快速推廣，AI算力等大功率應用場景持續落地，AI芯片迭代加速，功耗逐漸提升，對算力中心綠色節能提出了更高要求。

截至2023年底，我國在用算力中心機架總規模達到810萬標準機架（以功率2.5千瓦為一個標準機架），與2022年底相比，增長24.2%，算力總規模超過230EFlops，其中智能算力占比近30%。

在能耗方面，中國信通院研究報告顯示，在用算力中心耗電量逐年升高，2023年我國算力中心耗電量超過1500億千瓦時，同比增長15%，占全社會用電的1.6%。預計到2030年，我國算力中心能耗總量將超過4000億千瓦時，若不加大可再生能源利用比例，2030年算力中心二氧化碳排放或將超2億噸。在中國“雙碳”目標背景下，算力中心在節能降耗、減少碳排放等方面都面臨著嚴峻的挑戰，需要采取更有力的措施推動節能減排。

智算中心建設現狀

在智算中心領域，國家引導加快高性能智算中心部署，推進算力供應多元化，支撐各類智能應用。重點在西部算力網絡樞紐及人工智能發展基礎較好地區集約化開展智算中心建設，提高資源利用效率，降低能耗和碳排放。

在國家及地方政府的推動下，目前已經有百余個城市投入建設智算中心。據統計，智算中心主要集中于京津冀、長三角和珠三角區域，但東部地區特別是北京、上海、廣州、深圳等一線城市能耗指標緊張，“碳瓶頸”問題使得智算中心外溢成為大勢所趨，亟待統籌規劃布局。西部地區氣候環境適宜、清潔能源富集，當地政府針對用電、稅收等出臺優惠政策，旨在降低智算中心運行成本，提高清潔能源使用率。

隨著我國數據規模的指數級增長，人工智能產業對智算資源的需求日益迫切。然而，當前國內智算中心的規模整體較小，為實現2025年智算占比達到35%的政策要求，全方位覆蓋我國智算產業需要，應大力推動智算中心建設，構建算力產業發展新格局。

智算中心綠色發展途徑

政策支持是智算中心綠色發展的重要保障。《新型數據中心發展三年行動計劃（2021—2023年）》和《算力基礎設施高質量發展行動計劃》均明確提出，聚焦算力中心液冷、自然冷源、智能化系統等關鍵環節，構建新型智能算力生態體系。同時，2023年度國家綠色數據中心名單新增智算中心領域，凸顯了加快智算中心綠色發展建設的價值導向。

技術創新是推動智算中心綠色發展的關鍵。液冷、新型儲能等先進技術的應用，可以有效降低機房的散熱能耗，提高能源利用效率。此外，可利用人工智能技術優化溫控供電模式，進一步推動節能降耗。

智能化管理平臺是智算中心提高運營效率、降低能耗的重要途徑。通過建立數據實時采集、分析與控制平臺，智算中心能夠實現智能化精確制冷，進一步提高能源使用效率。

智算中心綠色發展面臨的挑戰

新建智算中心創新技術應用難

多數企業對采用先進冷卻技術表現出較低的積極性，未能充分了解先進技術帶來的長遠利益，通常僅將滿足PUE值的基本標準作為目標，較少企業采用能帶來顯著能效提升和環境效益的先進技術。

智算中心在硬件、軟件和運維層面存在一定的專有性，限制了不同系統和組件之間的互操性，這種封閉缺陷導致新技術的集成和應用變得困難。此外，智算中心IT設施和算力應用服務的緊密耦合，難以適應快速變化的技術需求和市場，需要更多的時間、資源來重新配置和升級。

存量智算中心改造成本高

由于發展階段不同，一部分智算中心建成時間較早，隨著節能降耗技術的發展越來越快，許多建成時具備良好節能配置的智算中心逐漸落伍，其改造成本不斷升高，資金投入壓力越來越大。同時，由于建設時未能充分考慮后續關于可再生能源發展的需求，部分算力中心不具備使用光伏等可再生能源的條件。

智算中心綠色發展主要技術

為解決智算中心綠色發展面臨的問題，普及采用低成本、高效率的綠色發展技術成為智算中心建設發展的重中之重。

液冷技術

液冷技術是目前智算中心節能技術中的一項重要創新，其以卓越的散熱效率，成為解決高密度計算設備散熱問題的關鍵。與傳統的風冷技術相比，液冷技術能夠高效地將熱量從服務器中導出，降低算力中心的總體能耗。

液冷技術的高效散熱能力可顯著降低智算中心能耗，據研究，液冷技術可以減少算力中心高達40%的能耗，減少對空調系統的依賴，有效降低PUE值。此外，液冷技術的應用提高了設備的布置密度，使算力中心在有限的空間內實現更高的計算能力成為可能。

強適應性的液冷技術能夠在多種運維環境下保證設備的正常運行，智算中心液冷系統比風冷對環境的依賴性較小，避免了智算中心因環境因素導致的設備故障和維護成本的增加。當AI服務器的運行功耗超過傳統風冷散熱的閾值，液冷技術將成為實際應用中的最佳選項。

新型儲能技術

新型儲能技術是智算中心電力系統發展的未來趨勢，具有快速響應、靈活配置、高效率等優點，能夠有效解決可再生能源的波動性和間歇性問題。與傳統儲能解決方案相比，新型儲能技術展現出更強的環境適應性和靈活性，可承受更為多變的運行條件，對智算中心軟硬件集成運維有著更高的容錯性。

新型儲能技術以輸出電力為主要形式，構建以新能源為主體的新型電力系統，通過數字化、智能化技術，實現分布式能源、儲能、負荷的深度融合，使得智算中心負荷、可再生能源電源、儲能成為有機整體，推動智算中心綠色低碳發展。

自然冷源利用

自然冷源的利用對于推動智算中心的綠色低碳和可持續發展具有至關重要的作用。自然冷源（如海水、地下水、冷空氣等）為智算中心運營提供了一種經濟且環保的解決方案，顯著降低算力中心的能耗和碳排放，提高能源利用效率，減少對傳統能源的依賴，降低運營成本。

自然冷源的高效散熱性能有助于提升算力中心的整體能效，部分智算中心利用自然冷源實現了PUE值的顯著降低，常年實際運營PUE值小于1.1，在節能減排方面具有顯著優勢。此外，自然冷源的利用還能根據地區氣候和地理特點進行優化，充分利用地理優勢（如海洋、山洞等）為算力中心提供穩定的冷源。

綠色電力應用

綠色電力是支撐智算中心發展的關鍵因素，在生產電力的過程中二氧化碳排放量為零或趨近于零，相較于其他方式（如火力發電）對于環境沖擊影響較少，主要來源為太陽能、風力、生物質能、地熱等。

我國已建成全球規模最大的電力供應系統和清潔發電體系，正加快推進新能源發電從增量替代向存量替代轉變，為智算中心應用綠電提供了堅實保障。為更好地推進綠電和智能算力融合發展，應對智算中心發展規模、類型、用電需求進行動態研判，開展智算中心“源網荷儲一體化”綠色供電模式創新，鼓勵智算中心參與新能源市場化交易，開展綠色算力采購。綠電資源可有效緩解算力行業的碳排放增長壓力，加快智算中心綠色發展，提升智算行業國際競爭力，助力我國“雙碳”目標實現。

智能化管理平臺

智能化管理平臺是實現智算中心高效、穩定運行的核心。智能化管理平臺通過集成先進的監控系統、自動化工具和人工智能算法，實時監控智算中心的運行狀態，優化資源分配，自動化運維流程，顯著提升運營效率。智能化管理可提高能源使用效率，推動制冷耗電量下降，保障智算中心的安全穩定與低碳運行。

管理平臺的智能化特性能夠有效降低能耗，通過精確控制溫控和供電系統，減少能源浪費，保障智算中心的穩定性和可靠性；通過對大量運行數據的分析，為管理人員提供決策支持，幫助制定更加科學合理的運營策略。

智能化管理平臺建設是響應國家綠色發展號召，通過精細化管理助力智算中心實現節能減排，推動智算中心向綠色低碳的方向發展。通過智能化管理平臺構建開放、協同的生態圈，可吸引更多合作伙伴，共同推動智算中心的發展，實現技術與市場的良性互動，為數字經濟的繁榮發展提供支撐。

智算中心綠色標準體系建設

2021年，工業和信息化部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃（2021—2023年）》提出建立健全新型數據中心標準體系，加快推進邊緣數據中心、智能計算中心等標準建設，支撐新技術、新應用落地，促進綠色數據中心的建設。因此，在“雙碳”目標和算力產業的可持續發展之間實現平衡，必須從更高的視角以及全生命周期的角度來管理智算中心，通過建立智算中心綠色標準體系，引導智算中心綠色節能發展。

綠色標準應分為設計和運行兩部分，分別對應新建智算中心和已建成運營智算中心。設計部分的評價著重于方案技術先進性，重點關注設備選型及配置，淡化理論測算值。運行部分可在GB/T43331《互聯網數據中心（IDC）技術和分級要求》的基礎上，針對智算中心特點重點關注實際運行指標，相對淡化設備選型及配置。

為推動智算中心節能和能效提升，引導智算中心走高效、低碳、集約、循環的綠色發展道路，助力實現碳達峰、碳中和目標，中國信通院深入剖析智算產業鏈上下游，構建DC Tech智算認證體系（1.0），如圖1所示，圍繞智算基礎設施、軟硬件協同、工具平臺、應用場景等方面制定標準規范；開展智算綠色低碳系列測試認證工作，從技術研發、應用場景到運營管理等不同層面實現智算產業的全方位覆蓋，有效推動智算產業標準化、規范化與專業化發展。

智算中心作為數字經濟時代的關鍵基礎設施，對推動科技進步和經濟社會發展具有重要作用。然而，隨著其規模的不斷擴大，能耗問題也日益凸顯，對環境和經濟的可持續發展構成挑戰。為解決智算中心綠色發展面臨的問題，本文從智算中心發展背景、發展途徑、面臨的挑戰進行剖析，介紹了部分先進節能技術以及體系建設方案，對智算中心綠色發展提供了參考。

智算中心的綠色發展是實現數字經濟可持續發展的必然選擇，通過政策引導、技術創新和標準體系建設，可以有效推動智算中心向綠色、低碳、高效、智能的方向發展，為經濟社會發展提供更加強勁、可持續的算力支持。