1(超算廣州顏輝)超級算力賦能風電行業高質量發展-風電大會.pdf

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1、超級算力賦能風電行業高質量發展國家超級計算廣州中心科學研究微觀深入、宏觀拓展、極端條件輻射帶動下游信息技術產業發展超算是國家地區綜合實力的體現，全面支撐科學發現、技術創新、產業革命戰略性、前沿性高技術 國家創新體系的重要組成部分各大國交替領先 美國 日本 中國 歐盟超級計算的重要作用國家超級計算廣州中心 天河二號超級計算機 國家863重點專項成果，打破美日壟斷 世界超級計算機排行榜Top500 破紀錄“六連冠”2013.62016.5 習主席2016年新年賀詞 新一代自主超算系統已上線運行 國家超級計算廣州中心 2015年9月6日，中山大學與廣州市正式簽署了國家超級計算廣州中心委托中山大學管理

2、協議書 文理醫工學科交叉促進應用發展中國超級計算機破世界紀錄中國超級計算機破世界紀錄蟬聯“六連冠”蟬聯“六連冠”中國超算發展的里程碑國家超級計算廣州中心超應用服務中心應用研發中心一流系統一流技術一流團隊科技前沿經濟發展國家戰略人民健康具有中國特色的世界一流超算中心一個目標二個中心三個一流四個面向五項任務科學研究學科建設人才培養技術創新國際合作國家超算廣州中心建設目標國家超級計算廣州中心 支持多模式超算應用 高性能計算 云計算 大數據處理 人工智能 科學運維體系建設，用戶數量快速增長 用戶單位超5000家，用戶群體超30萬 7x24小時響應，全年高負荷下保持系統高效穩定運行 穩步提升系統資源利用

3、率，平均利用率超75%，高峰超90%，日均作業9萬個 全國唯一不拿政府運營補貼的超算中心超算應用服務中心國家超級計算廣州中心建設超算分中心成立粵港澳超算聯盟成為世界上最具應用影響力超算中心排名五強，領先日歐，中國唯一上榜用戶遍布全國34個省市自治區中心-分中心模式形成全面支撐大灣區發展的服務格局 根據灣區各大城市的科技產業發展需求，在汕頭、南沙、珠海、東莞、佛山、中山等地建設11個超算分中心，與廣州中心高速網絡直連，實現對灣區的密集服務覆蓋 打通跨境結算渠道，為超算服務港澳提供便捷覆蓋粵港澳大灣區，輻射全國，影響世界惠州深圳中山佛山肇慶江門香港東莞珠海廣州超算澳門南沙黃埔越秀汕頭國家超級計算廣

4、州中心7 超算融合應用支撐平臺 大氣海洋環境應用平臺 仿真與工業制造應用平臺 新材料新能源應用平臺 生物醫藥健康大數據應用平臺 大數據處理應用平臺 人工智能與數字經濟 智慧城市應用平臺教育部超算工程軟件工程中心+國家高性能應用軟件中心+大數據創新工程中心超算服務化的提出者和實踐者國內首個高性能計算、大數據、人工智能融合應用平臺突破超算應用平臺技術搭建系統和應用的橋梁超算應用研發中心2022年廣東省科技進步特等獎國家超級計算廣州中心中山健康科技園中山健康科技園前海深港現代前海深港現代服務業合作區服務業合作區黃花崗科技園黃花崗科技園 廣東融谷創新產業園廣東融谷創新產業園 廣州科學城廣州科學城 創新

5、超算軟件成果轉化模式，打造超算應用服務體系提供基于超算的產品化軟件服務，破除軟件成果應用難、推廣難、轉化難瓶頸推動各大超算中心實現從提供資源服務向提供應用服務轉變國家超算廣州中心應用效益倍增 政產學研合作打造多層次國產超算應用生態圈工程研究中心 超算中心 超算分中心 行業聯盟服務先進制造、材料能源、生物醫藥等拉動各領域經濟效益過千億應用成果工程化轉化與行業貢獻國家超級計算廣州中心 面向領域的超算應用軟件和服務社區3、數據驅動的新材料設計應用社區4、智能驅動的生物醫藥應用社區 多過程跨模式跨網格耦合方法 工業仿真設計一體化流程全覆蓋 計算、實驗、理論數據智能融合 多組學海量生物數據高效分析1、高

6、精度大氣海洋數值預報應用社區2、高端裝備制造與工業設計應用社區超算應用研發中心國家超級計算廣州中心 行業應用研發全生命周期支撐 行業軟件性能優化 行業算力資源融合調度 行業數據服務保障 行業服務高可用保障超算賦能風電行業應用硬件資源+軟件資源+技術服務+運維保障國家超級計算廣州中心 行業應用全生命周期支撐超算賦能風電行業應用風資源智能評估風電場精細化CFD仿真風電大數據分析多尺度動力學耦合仿真風電裝備設計和性能分析風電裝備材料研發大氣和海洋環境預報風電場系統工程優化風電互聯網平臺管理風電電網優化國家超級計算廣州中心 行業應用集成和便捷使用方式超算賦能風電行業應用WEB式使用模式行業商業軟件、開

7、源軟件、自研軟件桌面化集成和管理商業軟件許可證統一管理支持多學科多工況軟件按需調用作業模板化提交拖拽式業務流程組合支持低帶寬環境下的仿真軟件界面流暢操作桌面化軟件集成作業模板化提交拖拽式工作流國家超級計算廣州中心 風電裝備材料研發 氣象海洋環境預報超算賦能風電行業應用實現國內首個/國際領先1公里高分辨率短臨數值天氣預報業務系統，每12分鐘更新預報未來6小時天氣新一代多尺度海洋模型FVCOM+SYSUM，25分鐘完成全球未來10天的海洋模擬大規模三維海洋地震模擬與數據分析，40小時完成300平方公里的高分辨率地震勘探數據三維疊前成像，入選“中國十大科技進展”大規模高通量材料自動數據生成HPC+A

8、I”模式的材料性質預測實驗、計算和理論材料數據融合國內實驗結構最多、元素分布多樣、大體系結構最多的材料數據庫國家超級計算廣州中心 行業軟件性能優化異步并行優化技術 Grapes、WRF、FVCOM等主流模式I/O性能提升93%以上高性能并行網格生成方法 并行生成215億工業級別復雜非結構網格非結構網格高效排序方法 非結構化網格計算性能提高40%-50%高精度數值格式 高速流動模擬，數值震蕩引起的誤差降低70%異構并行算法百萬核大規模并行計算，10倍以上的計算速度提升基于LBM的自主CFD算法處理復雜幾何外形時無需貼體網格FFHE大規模電力系統仿真算法計算速度提升十數倍至百倍，有效仿真規模提升十

9、數倍超算賦能風電行業應用Fluent性能優化WRF性能優化00.20.40.60.811.20255075100125150175200并行效率GPU數量（單位：個）并行效率比較1700萬網格3500萬網格1億網格風雷軟件優化基于LBM的CFD算法框架國家超級計算廣州中心 行業算力資源融合調度虛實資源融合調度技術多模式計算任務調度策略主被動結合的作業調度算法支撐多類型計算負載高效運行異構資源工作流串聯自動串聯作業任務流，數據流降低大規模作業等待時間平均作業等待時間降低 88.5%提高大規模資源的作業吞吐量在異構作業序列高負載下，混合調度吞吐量是傳統分區集群的吞吐量的 4 倍多類型作業負載下，混

10、合調度吞吐量相比于傳統分區集群的吞吐量提升233%超算賦能風電行業應用國家超級計算廣州中心 行業數據服務保障超算賦能風電行業應用集成式備份和存儲解決方案 支持云、虛擬、物理系統環境中的數據保護，支持管理程序級備份、基于陣列的備份（硬件快照）以及粒度恢復備份，備份成功率高達 99.9%通過卓越性能和先進的數據量控制方案，輕松應對數據快速增長問題高效數據傳輸方案 自主數據快速傳輸協議，較傳統的 FTP 和 HTTP 快十倍 不受文件大小、傳輸距離以及網絡條件的影響，平均帶寬利用率達90%以上 支持用戶多種客戶端使用方式：Web/app/客戶端/自定制 國際帶寬服務數據安全保障信息系統安全等級保護三

11、級系統。應用防火墻、漏洞掃描、堡壘機和安全監控國家超級計算廣州中心 行業服務高可用保障超算賦能風電行業應用關鍵服務狀態監控資源使用情況監控分布式系統監控解決方案圖形化數據展示插件系統健康狀態預警機制724小時運維人員實時監控724小時平臺故障緊急處理國家超級計算廣州中心風電行業用戶案例風電場地形圖風頻分布風資源圖譜CFD定向計算基于超算的數千核規模并行計算，支持4小時內的風資源快速評估大規模實船舶水動力分析，與實船測試結果的誤差縮小至5%內，完成十余臺萬噸級船舶的航態性能預估；成本減少90%、國家超級計算廣州中心風電行業用戶案例全球風速預報圖譜基于超算的風光功率預報系統，比同行業預報精度高5個

12、百分點。非穩態LES計算，規模達到2億網格，應用于海上風電場排布優化和尾流協同控制，國家超級計算廣州中心計算就是創造力大灣區科技創新需求計算就是生產力大灣區戰略性新興產業需求計算就是競爭力大灣區高水平人才匯聚的需求計算就是影響力大灣區引領作用的需求超算集群 賦能 產業集群新一代應用能力型國產通用超算系統建設順利開展自主可控 應用為中心 適度規模 實用好用大力發展面向領域的應用技術和軟件平臺突破瓶頸，補齊短板，強基固本，實現我國超算應用軟件的自主可控交叉學科人才聚集，體制機制創新，超算服務新模式，引領技術創新 產業創新超算賦能 融合創新國家超級計算廣州中心開放、合作、創新、發展攜手超算攜手超算 共創未來共創未來！國家超級計算廣州中心