浪潮信息&中國信通院：2023綠色算力白皮書（21頁）.pdf

《浪潮信息&中國信通院：2023綠色算力白皮書（21頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《浪潮信息&中國信通院：2023綠色算力白皮書（21頁）.pdf（21頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、浪潮電子信息產業股份有限公司中國信息通信研究院云計算與大數據研究所2023.5鄭緯民中國工程院院士隨著數據中心產業的快速發展，其能耗也在不斷增加，碳減排問題不容忽視。尤其過去五年中，數據中心機架規模一直保持著平均每年30%左右的增長速度。國家發改委、網信辦、工信部、國家能源局等多個部門發布了一系列政策，特別強調需要加強數據中心節能技術適用和能源配套機制，推動數據中心綠色發展，實現數據中心行業碳減排目標。IT設備是數據中心能耗的最主要部分，占比高達50%以上，其算效水平直接決定能耗水平，目前我國數據中心的平均計算效率與國際先進水平相比還有差距。要實現數據中心綠色升級，不僅表現在降低能耗，也意味著

2、提升服務器的計算效率。一方面需要創新整機系統設計，減少部件、整機散熱產生的電力消耗，提升用能效率；另一方面也要推動加快液冷等高效制冷系統的技術產品應用，加速液冷算力中心的普及，推進綠色低碳算力中心建設。在雙碳背景下，綠色算力是實現數據中心高質量發展，支持我國雙碳目標落地的最佳路徑。本書從綠色算力的政策環境、綠色算力的內涵與關鍵技術、綠色算力的必要性、綠色算力的標準與評測和綠色算力發展趨勢與建議五個部分，闡述了綠色算力發展的必然性，以及如何對綠色算力進行評估與評測，以保證綠色算力可量化、可比較，希望能為業界人士的學習與工作提供幫助。寄語王恩東中國工程院院士“十四五”時期是我國開啟全面建設社會主義

3、現代化國家新征程的第一個五年，推動“十四五”時期經濟社會發展全面綠色轉型，對于建設生態文明和美麗中國、實現碳達峰碳中和目標具有十分重要的意義和作用。從綠色數字經濟的戰略目標出發，當下ICT產業主要圍繞三個方面推進綠色數字經濟的發展：一是推動產業結構的綠色轉型；二是推動能源結構的綠色轉型；三是推動綠色算力資源建設和節能減排。而綠色算力資源的建設，則離不開高效能算力節點即綠色節能型服務器的運用。為推廣綠色節能型服務器，最大程度上降低數字經濟發展對環境的影響，從算力的源頭減少碳排放，推進產業結構的綠色轉型。浪潮電子信息產業股份有限公司聯合中國信息通信研究院云計算與大數據研究所發布綠色算力白皮書，創造

4、性的將“服務器算力”同“碳排放”相結合，提出了綠色算力的概念。本白皮書將從綠色節能型服務器的政策支撐、節能優勢、技術應用和發展趨勢等方面展開分析，解讀綠色算力概念的發展脈絡及對ICT產業“雙碳”目標達成的促進作用。同時也通過對服務器相關工作狀態及應用負載的研究，探討了一種綠色算力標準的衡量方式。寄語克勞斯蘭奇SPEC國際標準組主席提高IT科技能源效率，邁向可持續發展的未來，是我們這個時代最重要的全球性挑戰之一。我是克勞斯蘭齊，SPEC國際標準組主席。非常高興有這個機會來談談綠色標準如何推動可持續的未來。標準性能評估組織，簡稱SPEC，是一個獨立的非營利性組織，在全球擁有一百三十多個成員。自19

5、88年以來，SPEC成員一直在同各類標準機構合作，制定行業標準，同時也學術界和政府機構的專家的廣泛合作，制定了許多性能和能效的評測工具，具有相關性、可復現性、公平性、可驗證性和可用性的特點，從而可以對不同配置的服務器進行能效評估。在ISO/IEC 21836:2020標準工具的開發過程中，我們遵循了跨架構、操作系統、平臺的可移植性，因此允許不同的測試配置根據自己的優點進行競爭。還確保了當基準測試在相同的測試配置下運行時的結果一致性。我們還利用了以前標準開發工作中的經驗、代碼和良好的工作流程。此外，我們還提供了中文版的ISO/IEC 21836:2020標準工具用戶指南。我們正在建立一個全新的標

6、準工具，具有不同的CPU、內存和存儲工作負載，并不斷更新標準套件，這意味著下一代標準工具的開發已經在進行中你也可以成為其中的一部分。SPEC組織專注于標準及測評工具的開發，并對來自全球各地的合作表示歡迎。寄語第一章 綠色算力的政策環境（一）美國、歐盟、日本等國加速淘汰老舊設備，鼓勵運用新型節能技術（二）國內通過政策推動限制PUE、WUE，推動綠色低碳等級評估第二章 綠色算力的內涵與關鍵技術（一）綠色設計方案幫助降低計算能耗（二）智能部件管理技術助力節能減碳（三）創新性整機系統設計，全面降低碳排放（四）液冷技術理念成熟，改變散熱模式實現綠色低碳（五）整機柜設計得到廣泛認可，助力高密算力中心節能減

7、排第三章 綠色算力的必要性（一）算力增長迅速，算力中心碳排問題亟待解決（二）算力中心碳排放重要來源（三）發展綠色算力的意義與價值第四章 綠色算力的標準與評測（一）綠色算力需要科學的評測方法（二）綠色算力評測工具的現狀與需求（三）綠色算力評測要點（四）綠色算力評測意義（五）綠色算力評測體系第五章 綠色算力發展趨勢及建議（一）發展趨勢（二）發展建議目錄0101010303030304040505060608080809101015151501GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書經中國信息通信研究院測算，2021年全球計算設備算力總規模已經達到615EFLOPS，保持4

8、4%的高速增長。與此同時電力資源作為算力發揮作用的必備條件，消耗程度也大幅增長；2021年國內算力中心總耗電量達到2166億千瓦時，占社會用電量2.6%，預計到2030年中國算力中心總耗電量將達到5915億千瓦時，占全社會用電量的5%。優化算力的平均能源消耗，打造綠色算力，全球已經達成共識，是未來5-10年算力發展的重點目標。（一）美國、歐盟、日本等國加速淘汰老舊設備，鼓勵運用新型節能技術目前，全球主要國家均承諾在本世紀中葉前完成國家層面碳中和計劃。為此，各國紛紛出臺相關政策，加速推進可再生能源使用，實現低碳化、綠色化發展，推進綠色算力落地。美國政府通過DCOI數據中心優化倡議、FDCCI美國

9、聯邦數據中心整合計劃、FITARA聯邦政府信息技術采購改革法案等一系列舉措，以整合和關閉數據中心，明確資源虛擬化、可用性、設定數據中心PUE及服務器使用率具體標準、退役老舊設備的方式，實現數據中心數量減少了7000個，PUE從平均2.0以上下降近一半，大型算力中心為1.5左右。歐盟率先提出ICT行業的降碳目標，計劃在2030 年提前達到氣候中性（climate neutral）。通過2020 年歐盟數據中心能源效率行為準則的最佳實踐指南和歐洲數據中心能源效率現狀白皮書進一步細化和規范了算力中心 PUE、SUE、DCiE等綠色指標。推動歐洲ICT 基施和算力中心確保在 2030 年之前達到氣候中

10、性，在 2050 年成為世界第一個實現氣候中性的大陸。日本能源效率委員會提出在未來的5年內將綠色計算技術作為提高能源效率的主要手段之一，通過綠色計算技術提高能源效率、降低碳排放，為實現日本政府提出的2050年碳中和目標奠定基礎。日本經濟產業省發布了半導體和數字產業發展戰略，提出數字化和綠色化協調發展的概念，同時必須提高數字設備和電子元件中所使用半導體的性能，降低能耗。綜合發揮能為碳中和做出貢獻的分布式計算、下一代綠色計算等技術的作用，實現數字化和綠色化協調發展。（二）國內通過政策推動限制PUE、WUE，推動綠色低碳等級評估2022年黨二十大報告提出，“推動形成綠色低碳的生產方式和生活方式”及“

11、促進數字經濟和實體經濟深度融合”相關要求。算力產業的綠色化發展，需要政、產、用各方力量協同并進，發揮每一個環節的優勢力量。在政策層面，國家及地方均推出政策綱領文件，指導算力中心產業綠色發展。第一章綠色算力的政策環境02GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（1）國家層面2021年，工信部印發了新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年），明確大力推動綠色算力中心創建、運維和改造。國家發改委等四部門發布的關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎

12、設施綠色高質量發展實施方案等政策文件，明確提出“到2025年，新建大型及以上算力中心PUE降低到1.3以下，達到綠色算力中心要求，綠色低碳等級達到4A級以上”等目標。工信部發布新型數據中心發展三年行動計劃（20212023年），并從綠色低碳、算力賦能、智能運營、安全可靠方面出發，組織開展國家新型數據中心評選。其中，綠色低碳方面包含PUE、WUE、CUE、算力算效、可再生能源應用、綠色低碳管理等相關指標。（2）地方層面北京市更新北京市新增產業的禁止和限制目錄，城六區禁止所有新建和擴建數據中心項目，其他區域禁止建設，PUE 在 1.4 以下的云計算數據中心除外。上海市發布的上海市經濟信息化委、市發

13、展改革委關于做好2021年本市數據中心統籌建設有關事項的通知上海市數據中心建設導則（2021）等提出“新建項目綜合PUE控制在1.3以下，WUE在1.4以下，改建項目綜合PUE控制在1.4以下”等目標。03GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書綠色算力指以整機為管理對象，評價其單位碳排下的負載與業務輸出，即服務器單位碳排放下能夠輸出的算力。其核心是衡量計算系統從部件到整機到上層應用全堆棧的計算能效，考驗計算系統廠商的系統架構設計、性能優化、散熱制冷創新能力。（一）綠色設計方案幫助降低計算能耗“雙碳”目標引領下，降低計算能耗，推動“綠色算力”十分關鍵。通過對服務器系統

14、的升級、改造，使用創新的綠色算力設計方案，不但能夠實現系統低功耗，而且還能實現整機碳排放大幅降低。另外，通過使用液冷技術和整機柜設計方案，不僅大幅降低了算力中心的能源消耗成本，而且能夠大大減少機房占地面積。同時，產品本身的創新設計有效降低了碳排放，例如，可調節散熱器設計、根據工作負載智能計算并匹配最佳制冷系統、采用高效服務器及系統設備、定制化的 CPU及 GPU板卡、整機結構優化等措施。（二）智能部件管理技術助力節能減碳電源逐漸向能效化、模塊化、數字化、智能化等方向發展，體現在高效率、高功率密度、高可靠性、高智能化、遠程控制、實時監控、冗余并機等方面；并采用直流電源，提升電源轉換效率。同時為降

15、低服務器在負載較低時，采用動態節能技術，可以自動監控服務器資源使用情況，根據資源利用率動態調整服務器運行狀態，按照業務需求提供供電，將服務器用電損耗降到最低。配合服務器智能管理平臺，實現智能功耗封頂功能，可實現快速、精準的功耗封頂操作，確保在機房供電安全前提下，有效提高機房供電效率，提高機柜設備密度，降低機房維護費用。同時，能夠消除異常情況下，如空調故障、業務量突然增加等，所出現的散熱不足和供電不足等風險，提高業務可靠性。并可實現服務器的制冷分析，服務器使用率分析，服務器功耗分析，負載分配分析，支持智能功耗預測功能，為算力中心節能降碳提供指導依據。（三）創新性整機系統設計，全面降低碳排放拋開計

16、算能力，單純追求極低的電能使用效率是不合理的。為降低服務器碳排放，需從設計層面著手，通過負載優化使服務器工作在高能效狀態，對服務器待機進行優化；同時服務器為了追求更高密度，不斷壓縮空間，對散熱帶來了很大的挑戰，在現有的風冷致冷條件下，需通過創新性散熱設計，對風扇入風處風流做整流處理，提高風扇進風口的流速并且減少了擾流的產生，加大波導網厚度可進一步提高空氣壓力，產生平行穩定且強勁的氣流。通過整機層面創新的系統設計，實現制冷和空調散熱在時間和空間上進行匹配，打造節能低碳的綠色服務器。第二章綠色算力的內涵與關鍵技術04GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（四）液冷技術理

17、念成熟，改變散熱模式實現綠色低碳液冷技術在高功率密度的算力中心領域優勢顯著。隨著服務器液冷技術的成熟，引入液冷技術實現高效制冷效果有效提升了服務器的使用效率和穩定性。液體傳導熱能效果更好,是空氣的25倍,溫度傳效果更快、更優,能夠實現IT設備高效制冷。同時,由于液體的比熱容大,在吸收大量的熱量后自身溫度不會產生明顯的變化,故而能夠穩定CPU溫度。即使服務器遇到突發操作,運行功率激增也不會引起CPU內部溫度產生大幅度升高,保障CPU在一定范圍內進行超頻工作不會出現過熱故障?？煽啃苑矫?，從目前液冷領域的技術進展和應用普及情況來看，液冷服務器的電子器件的材料與冷卻液兼容性會更優良，功能性會大大增強，

18、使用壽命也會延長。液冷技術的成熟推動液冷服務器的快速發展，加速液冷算力中心的普及，推進綠色低碳算力中心建設。（五）整機柜設計得到廣泛認可，助力高密算力中心節能減排通過機柜級的節能技術可以實現整體能耗優化，首先在散熱方面，單機配置獨立風扇進行散熱。例如：單臺機器一般配置6個系統風扇來保障散熱，48臺服務器所需要的風扇數量將達到288個，而通過集中散熱，將每個服務器節點的散熱風扇移除，整合成一個散熱風扇墻，布局在整個機柜的后部，48個節點僅需18個風扇，數量減少93%以上，根據OCP2020公布的數據來看，整機柜相較于單機節點風扇能耗降低35%。其次在電源方面，以單機作為服務器的最小組成單元，考慮

19、系統的供電冗余，需要配置雙電源模塊以支撐。按照48臺傳統機架服務器來計算，需要96個電源模塊來實現雙路供電，供電配置過高造成電源負載率過低，使得電源轉換效率僅能達到85%左右，集中供電，單個機柜僅需8個2400W電源模塊，即可滿足48節點的供電，轉換效率高達94%，減少90%的電源數量，供電系統效率提升9%。最后在空間利用方面，一個42U的標準機架，考慮交換機，散熱等必要外設，一般配置16臺1U服務器一個42U的整機柜服務器，最低可保證32個節點部署密度，最多可布置80個節點，空間利用率提升1-2倍。通過減少風扇數量，提升散熱效率，降低空間資源浪費等方法，可以有效降低算力中心整體碳排放。05G

20、REEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（一）算力增長迅速，算力中心碳排問題亟待解決在數字經濟需求飛速增長的現狀下，算力作為推動數字產業發展的主引擎，已經成為目前國際競爭中最重要的戰略資源之一。從2016-2025年的整體趨勢及預測來看，在算力增長的推動下，各主要經濟體的數字經濟占GDP的比重持續提升，預計2025年占比將達到41.5%。Synergy Research Group的調查數據顯示，全球超大規模算力中心的數量在持續快速增加，目前已知的有314個新建的超大規模算力中心，未來三年內將超過1000個。在我國，算力需求同樣高速增長，適當超前部署算力基礎設施成為重要

21、的應對策略。2021-2022年，中國計算力水平增幅最大達到13.5%，且大部分指標延續了高速增長。目前存在的難題：國內外算力中心電能消耗過大，數字經濟發展激發算力需求，與其相應的，是算力中心為代表的算力基礎設施對能源需求的增長同樣迅猛，算力中心規模與功耗密度不斷提高。相關研究表明，至2035年，超大型算力中心能量消耗將達到500兆瓦，約等于半個核電站的裝機容量，算力中心能耗問題日益突出。第三章綠色算力的必要性06GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（二）算力中心碳排放重要來源算力中心能耗主要來源于IT 設備、照明系統、空調系統、供配電系統等。關于算力中心能耗構成

22、的比例，國內外很多企業和學者都做了大量的調查與研究，雖然研究結果中各部分占比不盡相同，但能耗構成因素及排序基本相同。IT設備：由服務器、存儲和網絡通信設備等所構成的IT 設備系統所產生的功耗約占算力中心總功耗的45%。其中服務器系統約占50%，存儲系統約占35%，網絡通信設備約占15%，如圖1所示?？照{系統：產生的功耗約占算力中心總功耗的40%?？照{系統已成為最大的能耗來源之一，常常被認為是當前提高能源效率的重點環節。電源系統：由輸入變壓器和ATS 開關所組成的UPS 輸入供電系統，以及由UPS 及其相應的輸入和輸出配電柜所組成的UPS 供電系統，其功耗約占總功耗的10%。其中約7%來源于UP

23、S 供電系統，3%左右來源于UPS輸入供電系統。照明系統：照明系統約占算力中心機房總功耗的3%左右。因此，為保證算力中心雙碳達標，確保我國數字產業高質量發展，推動算力的可持續健康增長，推進綠色算力的定義、開展相關評測，是必然的選擇。（三）發展綠色算力的意義與價值（1）推動社會科學發展和生活質量提高綠色算力從提升算力和減少碳排出發，進一步實現資源利用最大化并減少對環境造成的負面影響。經濟社會可持續發展和信息技術快速發展之間將得到有機結合和協調，進而推動信息產業提升、經濟社會進步的可持續性，助力人類社會的可持續發展。服務器系統 存儲系統 網絡通信設備圖1：算力中心IT設備碳排占比網絡通信設備15%

24、服務器系統50%存儲系統35%07GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書1.構建高效算力中心綠色算力旨在通過提高能源使用效率和減少浪費來減少溫室氣體排放。例如，在不提升碳排放的前提下提升設備的工作效率，如服務器、交換機、存儲和網絡設備等，并有效地配置這些設備以提高能源利用率，減少能源消耗和碳排放。2.助力傳統產業轉型升級“綠色算力”是“綠色發展”的重要組成部分，是推動信息化和工業化深度融合的重要手段。在產業發展和轉型升級過程中，很多企業開始投入資金進行技術改造，淘汰落后產能，使用綠色節能環保的高性能計算設備。在生產制造、醫療、教育等領域，都可以看到綠色算力的身影，很

25、多企業通過采用綠色算力設備實現了節能降耗，降低了生產成本。與此同時，隨著技術的不斷進步，高性能計算設備也在不斷地升級迭代。為應對性能更高、能耗更低的算力中心需求，高性能計算廠商也在不斷發展和升級綠色算力解決方案。未來綠色算力的市場規模將持續擴大，綠色算力的概念將深入ICT行業的方方面面。（2）降本增效，促進國民經濟增長無論是傳統領域還是新興產業，降本增效是其永恒的話題，降低綜合成本的需求愈加迫切。將數據、算力負載合并到更密集、集中的計算平臺上，是降本增效的有效方法。當數百臺服務器集成為幾臺服務器，機房或算力中心樓面空間成本、電力需求也會隨之大幅降低，軟硬件維護、網絡管理等運維工作大幅簡化，企業

26、在軟硬件方面的運營成本也將大幅降低。另外，企業在處理碳排方面，采用集約的綠色算力、高能效的AI技術，同樣的工作負載只需要更少的服務器和配套軟件支撐，實現更低的碳排放，并且在保證了企業的環保合規前提下投入更低的碳排處理費用。從國家層面來看，綠色算力是保證碳排不增長或者少量增長的前提下實現算力的大幅提升，促進國民經濟平穩增長。08GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書目前，業界對于國家及地區宏觀能效調控以及規?；懔χ行牡哪苄藴示卸x，但對于整機及部件尤其是使用環節的碳排放評測缺乏統一標準。在此背景下，亟需普及綠色算力概念，推行綠色算力評測，引導服務器廠商采用綠色相

27、關設計。真正做到在達到服務器性能要求的前提下，滿足低碳、綠色、PUE等要求，實現最小顆粒度的量化可視指標?！半p碳”目標下，建設綠色節能的算力中心，是有效推動數字經濟發展和節能減排協調統一的重要舉措。隨著算力中心數量的快速增長，算力中心從粗放向高質量發展轉變的過程中，如何高效地提供算力、持續提升整體能效比，也是當下建設方關注的核心問題。服務器作為算力中心的三大基礎設施之一，是構建算力中心的核心要素，整體功耗能占到總能耗的40%-50%。服務器技術水平將直接影響到算力中心的綠色低碳程度，加強服務器自身節能降耗至關重要。（一）綠色算力需要科學的評測方法在數字經濟高質量發展的驅動下，服務器作為算力提供

28、的基礎設施，為滿足用戶評判服務器低碳節能水平的需求，需要有效評估服務器的算力碳排比。通過引入綠色算力概念，引導從整機層面進行高質量設計與優化；通過綠色算力評測標準，科學計算出服務器對應的綠色算力水平。綠色算力從多維度代表了服務器算力/碳排水平，為服務器綠色發展指明方向。（二）綠色算力評測工具的現狀與需求服務器節能標準在引導行業節能技術發展過程中起到非常關鍵的作用，但隨著節能技術的發展以及市場應用的變化，現有節能標準的指標約束作用逐漸降低。一方面，能效指標偏低，失去了對不同產品的評測價值；另一方面，能效標準評測的內容與實際應用有差距，不能覆蓋市場主流應用的需求，失去對用戶的參考價值。在此背景下，

29、新的綠色算力評測指標亟待推出。綠色算力評測應能直觀展現服務器的碳排放及算力水平，考慮到服務器碳排曲線與算力并不線性耦合，以單一場景下算力/碳排的方式評估該服務器的綠色算力是不嚴謹的，服務器的運行狀態應該覆蓋待機、低負載、較高負載、極限負載，并將不同負載下的算力/碳排水平進行整合加權獲取整體量化數值。同時，影響服務器碳排的因素眾多，包括散熱方式、CPU、內存、存儲、網卡、業務負載等，因此綠色算力評測時需要將服務器作為有機整體進行評估，過于單一的壓力負載對整體的綠色算力水平評估是不夠的，評測負載需要能夠盡量模擬用戶使用場景，并按照不同負載下的應用場景與壓力值進行負載規劃。第四章綠色算力的標準與評測

30、09GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書綠色算力的評測，應保證其公平性、可比較性，評測工具應能給出服務器的直觀綠色算力量化值，該數值在不同平臺或不同硬件配置下取得的結果應能進行直觀的對比，且評測方法不應隨服務器架構、平臺變化，以保障用戶可以簡單地通過數值了解被測服務器的綠色算力水平。目前一些主流的綠色算力評測軟件及現有評測體系，均無法完全滿足上述評估要求，如下表所示。綜上所述，綠色算力評測體系在設計時應滿足以下要求：1.壓力負載的選擇上，考慮到用戶的使用場景不同，壓力負載應保證多樣化，在評估服務器通用計算能力的基礎上，兼顧到存儲、網絡、AI、HPC等不同使用偏好的

31、用戶在實際應用場景中的環境部署狀態。2.確定壓力值時，不能以固定壓力值下的碳排水平去評判，待機、低負載、較高負載、極限負載等場景都應該納入考量，綠色算力測評需要為用戶提供不同壓力值下服務器的碳排水平，有助于用戶根據自身使用情況進行相應的評估。3.評估各評測場景得分比重時，應結合多數用戶日常使用場景，保證評測場景盡可能地貼近用戶實際情況，同時，應為用戶提供評測場景的選擇權，用戶可以按自身需求選擇實際使用的評測場景，從而獲取更貼近自身需求的綠色算力評測結果。4.應支持不同硬件平臺，減少用戶的部署安裝使用難度，評測工具應以完整封裝方式提供用戶使用，減少用戶對相關依賴軟件和環境的下載與更新工作，同時，

32、應減少用戶對工具和軟件的定制化操作，限制用戶對評測軟件工具的過度調整干預，從而最大限度的保證評測結果的公平性。（三）綠色算力評測要點（1）嚴格評測算力碳排比國內外現有標準未針對碳排水平進行評測，不符合當前碳達峰、碳中和的戰略趨勢，也忽略了算力產出最根本的基石服務器。綠色算力將數字計算的低碳方案直接定位到服務器單元，從基石單元出發，關注產品在使用周期內的算力碳排比，定義服務器在各業務場景下的算力和碳排評估方案。為完善現有標準體系，推廣“綠色”服務器概念，評測標準應具備“精準、環保降碳、可靠、開放”等特點。SPEC Power、SERT、BenchSEESPECCLOUD、SPECvirt、SPE

33、CCPU不足介紹使用基于CPU性能評測為主的壓力負載，同時兼顧對部分其他部件測評模塊，測評中通過不同壓力水平下的功耗表現對服務器能效水平進行評估在測評中通過抓取功率的方式，獲取在整體測評中服務器的功耗水平通常無法模擬服務器在不同負載水平下的能效表現壓力負載較為單一，對用戶日常使用場景的模擬不完善，對網絡、存儲等方面的測評不足，平臺兼容性支持不足10GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書“精準”：細化、準確且有效地評估服務器在使用時的真實綠色計算能力?！碍h保降碳”：在硬件設備、軟件、信息服務等方面，都以“環保降碳”為主要目標?！翱煽俊保喊ㄎ锢砜煽啃院铜h境可靠性，是確

34、保硬件設備和軟件系統長期穩定運行的重要保障?！伴_放”：與國際標準接軌，體現開放、兼容、透明的發展理念和趨勢。（2）跟進國際權威標準國際能效標準ISO/IEC 21836:2020用于測量和評估服務器算力、碳排的工具集。綠色算力標準體現的是服務器的碳排算力比，簡言之是服務器在完成一定的算力輸出時所產生的碳排。標準應全面衡量服務器的CPU、內存、存儲整機性能，同時監控收集服務器的碳排情況，最終輸出服務器性能碳排報告。隨著節能減排的重要性不斷提升，綠色算力標準將會成為衡量服務器碳排和算力的重要標準。參考國際權威組織統一標準，對標國際成熟標準完善綠色算力評估體系，有利于建立健全綠色算力標準和評測體系，

35、支持多架構、多產品形態，突出兼容性、架構先進性、以及評價標準的科學性。（四）綠色算力評測意義有利于高質量設計及規劃：為實現綠色低碳的服務器，從設計之初秉承節能降耗綠色低碳理念，將綠色可持續發展理念融入到產品的研發、生產、使用等全生命周期。有利于各部件的全棧優化：為打造綠色低碳服務器，需從全棧的角度進行各部件協同設計與優化，對CPU芯片、硬盤、風扇、電源作整體優化，并通過算法、軟件運行時、網絡通信、芯片指令等多方面的優化措施，有效實現算力提升，提升算力碳排比。有利于智能基礎軟件的發展：結合服務器智能管理平臺，實現智能功耗封頂功能；可大幅提升硬件上的節能表現，利用基礎軟件充分釋放芯片和硬件系統算力

36、。有利于細化算力場景，減少算力資源浪費：綠色算力標準針對性強，可以提供不同使用場景下的評測方法，如通用計算、云、存儲、AI/HPC等，在用戶利益最大化的方案下實現算力、碳排的評估，引導用戶根據業務場景選擇最優的整機或集群配置，減少因算力溢出導致的碳排放量增加。（五）綠色算力評測體系為精準計算服務器算力和碳排水平，協助算力中心節能減碳，參考國際能效標準ISO/IEC 21836:2020，構建了綠色算力評測體系。（1）綠色算力評測拓撲結構綠色算力評測拓撲結構如下：11GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書腳本啟動電源 1電源 2負載 1算力AT負載 2負載 3.工作負

37、載存儲評測機連接評測評測配置評測監控數據收集生成報告可 視 化 圖 形 界 面功耗溫度收集插件溫度傳感器功率儀電源控 制 機1.控制機：部署評測工具，發起評測，監控評測過程，收集評測結果，輸出報告；2.評測機：部署評測工具，連接控制機，運行評測負載；3.功率儀：連接評測機，統計評測功耗；連接控制機，提供功耗數據輸入；4.溫度傳感器：連接控制機，提供環境溫度數據輸入。（2）綠色算力評測框架在控制機和評測機部署綠色算力評估工具后，可選擇不同評測場景開始評測，控制機控制評測機進行壓力評測同時監控評測狀態，并收集評測結果最終輸出評測報告。結合當前服務器實際應用場景及通用負載模型，綠色算力評測分為三類，

38、通用算力類、數據存力類和AI算力類。通用算力類評測框架如下：控制模塊進程CPU內存結果計算報告配置文件12GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書數據存力類評測框架如下：控制模塊進程CPU硬盤結果計算報告配置文件數據文件AI算力類評測框架如下：控制模塊進程CPUGPU結果計算報告配置文件數據集（3）綠色算力評測集綠色算力各評測場景對應的評測負載及評測方法如下表：評測場景評測負載評測方法通用算力類壓縮解壓縮加密解密哈希轉化矩陣運算線性方程排序算法并發操作內存帶寬評測內存容量評測隨機讀寫順序讀寫大容量評測帶寬、延遲評測圖形識別自然語言處理數據存力類AI算力類壓縮工作負載使

39、用改進的Lempel-Ziv-Welch方法(LZW)壓縮和解壓縮數據加密AES工作負載使用AES(或DES)塊密碼算法加密和解密數據使用SHA-256工作負載利用標準Java函數對字節數組執行SHA-256轉換使用部分主元消元法計算密集矩陣的因式分解。執行線性代數核(BLAS)和密集矩陣運算使用有限差分應用程序中的典型訪問模式，例如，用Drichlet邊界條件求解二維拉普拉斯方程在每個事務期間對隨機的64位整數數組進行排序模擬在線事務處理(OLTP)工作負載，基于服務器端Java應用，評測CPU、緩存和內存。通過數組操作來測量內存帶寬執行Java類型的XML驗證包事務使用Random隨機讀寫

40、使用Sequential順序讀寫依照被測機存儲空間總量進行加權計算評測存儲系統極限帶寬及塊規模下最低延遲使用Resnet50進行圖形識別運算使用bert-large進行自然語言處理性能評測13GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（4）綠色算力計量綠色算力（GrCC（Green Computing Carbon）單位定義：算力除以碳排放，數據相對值越高，表示評測機在單位碳排放下能夠輸出的算力越高，服務器更“綠色”。以GrCC的結果作為綠色算力的計量標準，計算邏輯為：由總到分，GrCC由通用算力類（Eff Compute）、數據存力類（Eff Storage）、AI算

41、力類（Eff AI）三大評測場景通過加權幾何平均值計算得出，而每類評測場景的綠色算力（Effworkload）由各自工作負載的綠色算力（Effworklet）進行幾何平均值計算得到，每個工作負載的綠色算力（Effworklet），由各壓力值下的單位碳排算力（Effload）進行幾何平均值計算得到，每個單位碳排算力（Effload）由性能值、功耗值、電力碳排放因子、評測時長來計算得到。由分到總，各計算公式如下：單位碳排下提供的算力Effload，按照公式（1）計算：Effload=Per/(Pw*CEF*T)（1）Per為每個負載每個壓力值下的性能數據；Pw為該壓力值下對應的整機功耗數據；CEF

42、為電力碳排放因子，指單位電量的碳排放水平，排放因子法是目前適用范圍最廣、應用最為普遍的方法。2022年度工信部核算值為0.5810 tCO2/MWh；T為單負載單壓力值評測時長，評測記錄該壓力值開始運行時間tb和結束時間ts，T=ts-tb；每個工作負載的綠色算力Effworklet，按照公式（2）計算：Effworklet=exp(1/nni=1ln(Effload i)1000 （2）i表示工作負載對應的第幾個壓力值；n表示每個工作負載下一共有幾個壓力值；乘以1000是為使得分方便閱讀及計算；每個工作負載下對應的不同壓力值預設如下表：評測場景通用算力類壓縮解壓縮，加密解密，哈希轉化，矩陣運

43、算，線性方程，排序算法100%,87.5%,75%,62.5%,50%,37.5%,25%,12.5%n=4n取值100%，75%，50%，25%并發操作n=8內存帶寬評測，內存容量評測100%,50%n=2數據存力類隨機讀寫，順序讀寫大容量評測帶寬、延遲評測100%,50%1T/2T/4T/8T1T/2T/4T/8Tn=2n=2n=1壓力值工作負載AI算力類圖形識別自然語言處理100%100%n=1n=114GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書每個評測場景的綠色算力Effworkload，按照公式（3）計算：Effworkload=exp(1/m mi=1ln(

44、Effworklet i)（3）i表示每個評測場景下的第幾個工作負載;m表示每個評測場景下一共有幾個負載；每個評測場景下對應的工作負載數量預設如下表：綠色算力GrCC（Green Computing Carbon）按照公式（4）計算：GrCC=exp(0.5*ln(Eff Compute)+0.3*ln(Eff Storage)+0.2*ln(Eff AI)（4）其中，Eff Compute、Eff Storage、Eff AI權重為:Eff Compute：50%，Eff Storage：30%，Eff AI：20%；評測場景通用算力類綠色算力Eff Compute壓縮解壓縮，加密解密，哈希

45、轉化，矩陣運算，線性方程，排序算法，并發操作，內存帶寬評測，內存容量評測m=9m取值隨機讀寫，順序讀寫，大容量評測，帶寬、延遲評測m=4圖形識別，自然語言處理數據存力類綠色算力Eff Storagem=2工作負載AI算力類綠色算力Eff AI15GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（一）發展趨勢綠色算力的實現，主要有兩個方向。一是降低算力平均能源消耗，二是通過提升計算效率，縮短計算時間減少能源消耗?；诖四繕?，綠色算力的發展呈現三個趨勢。一是算力技術或成綠色算力落地新機遇：從CPU到通用網絡，再到邊緣側的AI加速，計算架構不斷演進。目前CPU及通用網絡的性能已接近

46、極限，GPU、FPGA等算力芯片的能效提升也很有限。因此，以NPU、TPU、DPU、IPU等異構芯片為代表的異構計算有望成為綠色算力落地的關鍵技術。二是算力服務逐步普及將極大提升算力利用效率：算力服務化的目標，是將域內、域間算力及其支撐基礎設施轉化為靈活、易用的能力，從全國視角，面向算力需求提供調度能力，盤活閑散資源。同時配合“東數西算”工程進一步提升算力需求并發處理能力，通過縮短計算時長降低能源消耗，推動綠色算力的實現。三是人工智能技術在綠色算力、算法效果逐步顯現：利用AI技術，實現基礎設施智能管理，助力綠色算力、算法深度融合產業，構建性能更優、功耗更低的大模型訓練，開放行業應用。AI算法與

47、綠色算力、算法的融合，可實現超低功耗、低成本，讓綠色算力、算法真正落地。（二）發展建議基于綠色算力發展現狀，為引領算力領域走向高效、低碳、集約、循環的綠色發展道路，建立碳達峰和碳中和有效路徑，推動全行業低碳轉型綠色化發展，提出以下建議：（1）做強支撐，提升異構算力應用水平隨著異構計算技術的進一步發展，硬件設備之間的協同設計和優化也將成為未來異構計算技術的重要發展趨勢。在未來異構計算的發展過程中，軟硬件協同設計和優化將成為主要趨勢。硬件設備之間的協同設計和優化，可以進一步提高計算性能，同時也可以降低功耗；軟件與硬件之間的協同設計和優化可以進一步提高系統性能，降低功耗；軟硬件協同設計和優化可以進一

48、步提高系統能效。同時從異構計算發展來看，高性能和高效能是其兩大核心指標，而在未來的綠色算力發展中，高性能、高能效和低成本三大發展方向將是其主要的發展趨勢。隨著技術的進一步發展，未來異構計算在綠色算力中將扮演越來越重要的角色。第五章綠色算力發展趨勢及建議16GREEN COMPUTINGWHITE PAPER綠色算力白皮書（2）協同發展，保障域內域間算力按需調度“十四五”期間，綠色算力的發展將以“統籌優化、協同發展”為主線，強調統籌國內算力資源和國際算力資源，以及各行業算力需求，通過算力供給側結構性改革，形成更大規模、更高效率的算力供給體系。當前，我國算力市場規?？焖僭鲩L，算力中心規模持續擴大，

49、但電力能源消耗過大、能源利用效率偏低的問題也日益突出。對于綠色算力而言，必須進一步推動算力集約化、智能化、綠色化發展。（3）科創賦能，推動綠色算力技術成熟綠色算力技術的發展在推動綠色算力實現的同時，也促進了科技創新，技術迭代與產品應用，推動綠色算力產業規模的擴大。從科技創新看，綠色算力技術將不斷提升資源利用效率，提高能源使用效率。據中國信通院預測，到2025年，我國算力總體市場規模將超過7500億元；到2030年，我國算力總體市場規模將超過1萬億元。綠色算力技術將推動電力電子、大數據、人工智能等技術進一步融合創新，促進“1+N”算力基礎設施協同發展。從技術迭代來看，綠色算力技術將不斷實現迭代升

50、級。算力的發展受到能源、電力、制冷等多方面因素影響，這就需要不斷推進綠色算力技術創新發展，加快在新型綠色節能技術、新型制冷系統等領域取得突破，推動我國綠色算力技術的成熟。（4）凝神聚力，打造標準化綠色算力路線以綠色算力、人工智能深度融合產業。通過引入綠色計算概念，實現算力與產業深度融合，構建更加節能、更有競爭力的算力基礎設施，促使各行業的產業升級，加速新經濟發展。以綠色算力標準賦能產業融合。加快推廣綠色算力技術成果應用，探索節能減排和低碳化的具體實現路徑；面向不同行業需求和特點，將綠色算力納入行業標準體系和技術規范中；通過標準化工作推動“新基建”高質量發展，加快算力基礎設施智能化、綠色化進程。