《中國信通院:中國綠色算力發展研究報告(2024年)(81頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《中國信通院:中國綠色算力發展研究報告(2024年)(81頁).pdf(81頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 中國信息通信研究院產業與規劃所 內蒙古和林格爾新區 2024年6月 中國綠色算力發展研究報告中國綠色算力發展研究報告 (20242024 年)年)版權聲明版權聲明 本報告版權屬于中國信息通信研究院、內蒙古和林格爾本報告版權屬于中國信息通信研究院、內蒙古和林格爾新區,并受法律保護。轉載、摘編或利用其它方式使用本報新區,并受法律保護。轉載、摘編或利用其它方式使用本報告文字或者觀點的,應注明告文字或者觀點的,應注明“來源:中國信息通信研究院、內來源:中國信息通信研究院、內蒙古和林格爾新區蒙古和林格爾新區”。違反上述聲明者,編者將追究其相關法。違反上述聲明者,編者將追究其相關法律責任。律責任。前前
2、言言 習近平總書記強調,綠色發展是高質量發展的底色,新質生產力本身就是綠色生產力,必須加快發展方式綠色轉型,助力碳達峰碳中和。算力作為一種新質生產力,已成為推動數字經濟發展的核心力量,但是隨著計算和存儲需求大幅提升,算力的能源消耗和溫室氣體排放也持續增長,發展綠色算力已經成為我國建設數字經濟底座設施和展現節能減碳大國擔當的重要命題。2024 年是“十四五”規劃目標任務的關鍵一年,在政策、產業、技術多重因素引導下,我國綠色算力圍繞著算力生產、供給、運營、應用的全過程,積極推進算力設備、算力載體、算能協同和算用協同等多個環節綠色化發展,取得了以下相關進展。在算力設備綠色化方面,我國算力設備整體效能
3、不斷提升。通過芯片制造封裝工藝技術進步以及處理器架構創新提升單芯片性能,運用先進存儲、存算一體、無損網絡融合等技術促進計算存儲網絡協同等方式,我國算力設備整體效能不斷提升。在算力載體綠色化方面,我國數據中心單機架耗電量及 PUE 持續降低。截至 2023 年底,我國數據中心 810 萬在用標準機架總耗電量達到 1500 億 KWh,2023 年全社會用電量 92241 億千瓦時,數據中心在用標準機架總耗電量占全社會用電 1.6%,數據中心碳排放總量為0.84 億噸。2023年我國數據中心平均電能利用效率(PUE)為1.48,與 2022 年的 1.54 相比有進一步下降。中西部地區綠色數據中心
4、發展 迅猛,入選“國家綠色數據中心”數量占比從第一批占比 26.6%增長到第五批的占比 46%。在算能協同綠色化方面,積極探索多種方式推動算力和能源協同發展。目前,我國積極探索通過算力布局選址靠近能源側,提升可再生能源利用率、推進綠電和綠證交易、采用儲能和微電網等先進技術以及建設綜合能源與算力協同調度系統等方式推動算力和能源協調發展,當前我國數據中心參與綠電綠證交易規模持續擴大,算能協同發展仍有較大潛力空間。在算用協同綠色化方面,不斷推進綠色算力賦能千行百業。在綠色算力的支撐下,數字技術與電力、工業、建筑、交通等重點碳排放領域深度融合,減少能源與資源消耗,促進傳統產業能源優化、成本優化、風險預
5、知及決策控制,整體上實現節能降本提質增效。在綠色算力發展帶動下,新一代人工智能算力基礎設施的包容性、普惠性、安全性、共享性及節能性進一步增強,公共算力服務平臺建設加快推進,算力的公共性與普惠性進一步帶動數字化轉型和智能化升級。2024 年報告在 2023 年的基礎上,進一步完善綠色算力相關內涵和發展框架,加強了全球和我國綠色算力發展的研究,客觀評估全國一體化算力網絡國家樞紐節點的綠色算力發展水平,給出區域綠色算力實踐案例,希望為推進綠色算力技術、產業及應用發展提供參考。報告仍有諸多不足,懇請各界批評指正。目目 錄錄 版權聲明.1 前 言.1 一、綠色算力發展背景及內涵框架.1(一)新形勢下催生
6、綠色算力發展新要求.1(二)綠色算力內涵和發展框架不斷演進.2 二、綠色算力總體發展取得新進展.6(一)宏觀政策環境.6(二)中觀產業動態.13(三)微觀企業實踐.16 三、算力設備綠色化發展態勢.18(一)算力設備綠色發展總體情況.18(二)芯片:工藝和架構創新驅動芯片產品實現高效降耗.21(三)服務器:整機性能優化及動態節能管理助力降低能耗.22(四)存儲:效率和密度不斷優化升級引領綠色節能方向.23 四、算力載體綠色化發展態勢.25(一)算力載體綠色發展總體情況.25(二)制冷:液冷和自然冷源利用成為降低能耗的重要手段.31(三)供配電:降低傳輸損耗是供配電系統節能重點方向.33(四)運
7、維:智能化能效管理助推數據中心邁向精準節能.34(五)資源回收:回收技術助力綠色算力變碳為能.35 五、算能協同綠色化發展態勢.36(一)可再生能源利用:有效降低算力基礎設施碳排放.36(二)綠電綠證交易:全面推動算力產業綠色用能.39(三)儲能和微電網:顯著提升能源供應安全穩定性.42(四)算能協同及算力調度:促進算力和能源協同聯動調度.44 六、算用協同綠色化發展態勢.47(一)算用協同賦能產業綠色低碳轉型.47(二)算用協同賦能居民低碳環保生活.49(三)算用協同賦能城鄉綠色智慧發展.49 七、綠色算力區域發展成效.51(一)東部國家樞紐節點:加強算力高效利用提升綠色算力水平 51(二)
8、西部國家樞紐節點:充分發揮資源優勢打造綠色算力產業 53 八、趨勢展望與發展建議.55(一)創新引領,加強綠色算力技術研發產品應用.55(二)政策保障,優化綠色算力發展政策支持環境.55(三)產業筑基,構筑綠色算力產業協同服務生態.56(四)算能協同,強化綠色算力與能源協同發展.57(五)算用融合,推動算力應用綠色化全面拓展.57 附件:東數西算樞紐節點各片區綠色算力發展情況.58 1、京津冀樞紐張家口集群懷來縣.58 2、京津冀樞紐張家口集群張北縣.58 3、京津冀樞紐張家口集群宣化區.59 4、長三角樞紐長三角一體化集群上海市青浦區.61 5、長三角樞紐長三角一體化集群浙江省嘉興市嘉善縣.
9、61 6、長三角樞紐長三角一體化集群江蘇省蘇州市吳江區.62 7、長三角樞紐蕪湖集群鳩江區.63 8、長三角樞紐蕪湖集群弋江區.63 9、長三角樞紐蕪湖集群無為市.64 10、粵港澳大灣區樞紐韶關集群高新區.64 11、成渝樞紐天府集群成都市雙流區.65 12、成渝樞紐天府集群成都市郫都區.66 13、成渝樞紐天府集群成都市簡陽市.67 14、成渝樞紐重慶集群重慶市兩江新區水土新城.67 15、成渝樞紐重慶集群重慶市西部(重慶)科學城璧山片區.68 16、成渝樞紐重慶集群重慶市經濟技術開發區.68 17、貴州樞紐貴安集群貴安新區貴安電子信息產業園.68 18、內蒙古樞紐和林格爾集群和林格爾新區
10、.69 19、內蒙古樞紐和林格爾集群集寧大數據產業園.70 20、甘肅樞紐慶陽集群慶陽西峰數據信息產業聚集區.71 21、寧夏樞紐中衛集群中衛工業園西部云基地.71 圖圖 目目 錄錄 圖 1 綠色算力發展框架.6 圖 2 2023 年全國算力及數據中心相關政策詞頻云圖.11 圖 3 2021-2023 年區域綠色算力政策布局文本詞頻分析情況.13 圖 4 算力產業鏈呈現綠色化轉型趨勢.14 圖 5 算力中心能耗結構(以 PUE=1.5 為例).19 圖 6 全球 IT 設備及 AI 工作負載趨勢.20 圖 7 互聯網流量與數據中心能耗對比.26 圖 8 IEA 對全球數據中心、加密貨幣、AI
11、等需求用電量的預測.27 圖 9 全球數據中心數量.28 圖 10 各類數據中心數量復合增長率.29 圖 11 全球數據中心平均年 PUE(按機房部署的最高功率機柜).29 圖 12 2023 年全國各區域 PUE 情況.30 圖 13 全國區域綠色數據中心占比.31 圖 14 2023 年中國不同類型電源累計發電裝機量及占比情況.38 圖 15 全球綠色電力交易情況.40 圖 16 2010-2022 年購買 PPA 的主要企業.40 圖 17 我國綠電和綠證交易發展歷程.41 表表 目目 錄錄 表 1 2023 年算力及數據中心相關政策.9 表 2 國內外算力市場主體綠色算力實踐及碳中和行
12、動計劃.17 表 3 通用芯片與智能芯片代表產品情況.21 表 4 全國及主要省市可再生能源發電量占用電量比例.38 表 5 我國部分算力調度平臺建設情況.45 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)1 一、綠色算力發展背景及內涵框架(一)新形勢下催生綠色算力發展新要求(一)新形勢下催生綠色算力發展新要求 面對全球氣候變化、技術革新以及能源轉型的新形勢,發展低碳、高效的綠色算力不僅是順應時代的要求,更是我國建設數字基礎設施和展現節能減碳大國擔當的重要命題,在此背景下也要求在提升算力規模和性能的同時,積極探索推動算力基礎設施向綠色、低碳、可持續的方向轉型。從算力側看,發展綠色算力是我國提升人工
13、智能和算力基礎設施國際競爭力的必然要求。隨著 AI 技術的快速發展,以生成式 AI 為代表的人工智能應用對算力提出更高的需求,同時也帶來了巨大電力消耗。根據斯坦福人工智能研究所研究顯示,ChatGPT-3 單次訓練耗電量高達 1287 兆瓦時,1單日消耗電量超過 564 兆瓦時,以美國每個家庭每日平均耗電量換算,ChatGPT-3 每天需要消耗掉 1.7 萬個美國家庭一天的用電量。根據美國 Uptime Institute 預測,到 2025 年人工智能業務在全球數據中心總用電量中的占比將從目前的 2%猛增至 10%。同時,未來 AI 算力集群功耗普遍超過 20kW/柜,而機柜功率超過 15k
14、W 后,目前數據中心主流風冷制冷技術也將面臨瓶頸。因此,在此背景下就必須要求算力基礎設施通過算法與框架優化、高能效硬件升級、可再生能源利 1 2023 年人工智能指數報告 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)2 用以及熱回收系統、液冷技術等節能措施的實施,破除人工智能發展所帶來的算力和能源瓶頸。從能源側看,發展綠色算力是加快能源結構轉變和促進算能協同發展的必然要求。當前,全球氣候變化挑戰日益嚴峻,而算力所消耗大量電網電力通常依賴化石燃料,是碳排放的重要來源。與此同時,算力需求與能源資源分布呈現空間不均衡態勢,我國東西部算力與能源資源供需失衡挑戰突出。在此背景下,算力基礎設施探索基于多能互補
15、的能源供應和算能協同的空間布局成為必然趨勢。從需求側看,發展綠色算力是賦能千行百業和助力社會節能減排的必然要求。算力作為數字經濟時代的新型基礎設施,承擔著數據經濟賦能者、護航者的角色和使命。從這個角度來講,算力消耗的電能本質上并非完全來自自身,而是來自其內部所承載的各類關乎經濟社會運行、千行百業發展所必需的數字化業務系統。這些數字化業務系統托管在集約化建設、專業化運營的算力基礎設施之上,避免了因分散建設導致的能耗和碳排放增加。同時,算力賦能千行百業,提高全過程生產效率,降低全鏈條能源消耗,實現發展和減排的雙贏,助力推動全社會高質量發展。(二)綠色算力內涵和發展框架不斷演進(二)綠色算力內涵和發
16、展框架不斷演進 綠色算力是算力的綠色低碳發展追求,是算力高質量發展的重要目標,是一個動態演進的概念,其內涵和框架隨形中國綠色算力發展研究報告(2024 年)3 勢與時俱進、不斷豐富演進。2023 年中國綠色算力發展研究報告基于綠色算力的內涵和特點,圍繞算力的生產、運營、管理、應用四個層次構建了綠色算力發展研究框架。在此基礎上,本報告結合新形勢新要求從算力設備、算力載體、算能協同和算用協同等四個維度進一步豐富和完善綠色算力內涵和發展框架,如圖 1 所示。綠色算力指圍繞著算力生產、供給、運營、應用的全過程,通過融合推進算力設備、算力載體、算能協同和算用協同等多個環節的綠色低碳,實現現代化高質量算力
17、的綠色化發展。從算力全生命周期來看,算力的碳足跡主要來源于三個方面,算力以能源使用為主體的能源間接溫室效應氣體(Greenhouse Gas,GHG)排放,覆蓋算力全生命周期資產投入及運營管理產生的間接碳排放,算力運行過程中擁有和控制的排放源產生的直接碳排放。結合算力碳足跡和綠色算力的內涵特點,本報告進一步完善豐富了算力設備高效(Efficient)、算力載體節能(Conservation)、算能協同清潔(Clean)、算用協同普惠(Inclusive)發展的綠色算力 ECCI框架。算力設備綠色化高效:算力設備是包括芯片、服務器、存儲等生產供給算力的核心 IT 設備,提升高效性是其綠色化的關鍵
18、本質。算力設備綠色化,主要指生產算力的核心IT 設備運行的高效化,通過芯片制造封裝工藝技術進步以及中國綠色算力發展研究報告(2024 年)4 處理器架構創新提升單芯片性能(芯片層),運用先進存儲、存算一體、無損網絡融合等技術促進計算存儲網絡協同(系統層)等方式提升底層 IT 軟硬件高效性從而降低能耗,是綠色算力在算力設備微觀層面的核心體現。目前業界較為關注衡量配套設施節能水平的 PUE 指標,但對于 PUE 為 1.5 的數據中心來說,供電、制冷等配套設施能耗僅為 IT 設備能耗的一半,由此可見算力設備是能耗和碳排放的重要來源。IT設備能耗、算效(CE)、存效(SE)是算力設備高效性的主要核心
19、指征。算力載體綠色化節能:算力載體是承載算力設備的計算/數據中心載體設施,持續節能降碳是其綠色化的主要目標。算力載體綠色化,主要指計算/數據中心載體設施通過運用綠色建筑、供配電、制冷、智能運維等新技術持續降低計算/數據中心載體設施的能耗及碳排放,推進計算/數據中心載體設施資源及能源的循環利用,包括水資源回收利用、余熱回收利用等,是當前業界主體推進綠色算力發展的主要手段。電能使用效率(PUE)、水資源利用率(WUE)等是算力載體節能化的主要核心指征。算能協同綠色化清潔:算能協同聚焦算力側與能源側的協同布局,提升清潔能源使用率是其綠色化的核心所在。算能協同綠色化,主要指通過算力布局選址靠近能源側,
20、提升可再生清潔能源利用率、推進綠電和綠證交易、采用儲能中國綠色算力發展研究報告(2024 年)5 和微電網等先進技術以及建設綜合能源與算力協同調度系統等方式推動算力和能源協調發展,旨在實現算力基礎設施更高效、可靠和可持續的能源利用,是支撐算力綠色化發展的關鍵所在??稍偕茉词褂寐?、數據中心綠電綠證采購應用量等是算力協同綠色化的主要核心指征。算用協同綠色化普惠:算用協同聚焦算力側與應用側的協同賦能,推進算力行業賦能的低成本集約發展是其綠色化的根本要義。算用協同綠色化,主要指算力賦能應用的集約化,深層次融入支撐應用側提升效率,實現算力公共普及,進一步提質增效和降低成本,促進應用側節能減排,其本質是
21、推進算力基礎設施的可持續發展,也是綠色算力發展的重要延伸。算力設備和算力載體是綠色算力創新發展的基礎底座,反應了綠色算力的發展水平;算能協同是綠色算力創新發展的堅實支撐,反應了綠色算力的重要條件;算用協同是綠色算力創新發展的牽引拉動,反應綠色算力的需求和應用狀況,四大方面相互促進、協同發展。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)6 圖 1 綠色算力發展框架 二、綠色算力總體發展取得新進展(一)宏觀政策環境(一)宏觀政策環境 全球主要國家重點聚焦推進算力設備高效演進和算力載體節能低碳。在推進算力設備高效演進方面,2023 年美國更新國家人工智能研發戰略計劃,通過此計劃創新量子計算和高級半導體技
22、術以提升算力效能,責成各機構識別和報告每個數據中心未充分利用的服務器數量,并要求逐步減少服務器數量。歐盟委員會公布 2023-2024 年數字歐洲工作計劃目標之一就是提升算力效率,并從 2024 年 3 月份開放超級計算機“MareNostrum 5”,該計算機使用了目前最先進的加速器芯片,完全由可持續能源提供動力,其運行時產生的熱量將用于為所在建筑供暖,成為歐洲最環保的超級計算機之一。日本 2023 年 6 月發布半導體和數字產業戰略修中國綠色算力發展研究報告(2024 年)7 訂稿,提出提高數字設備和電子元件中所使用的半導體性能以降低整體能耗。在推動算力載體綠色低碳方面,美國政府制定數據中
23、心優化倡議(DCOI)、美國聯邦數據中心整合計劃(FDCCI)、聯邦政府信息技術采購改革法案(FITARA)等一系列政策和法規,通過整合和關閉數據中心、設定數據中心 PUE 及服務器使用率具體標準、退役老舊機器等方式,大幅減少數據中心數量和降低 PUE 值,要求既有數據中心的PUE 目標達到 1.5,新數據中心為 1.4。2023 德國出臺能源效率法案,要求 2026 年 7 月或之后開放的數據中心 PUE達到為 1.2,從 2025 年起新建的數據中心余熱回收率達到30%。新加坡發布的綠色數據中心技術路線圖提出提高冷卻設備效率、IT 設備溫濕度耐受能力、數據中心的資源調度和負荷分配集成優化能
24、力等建議。在推進算能協同方面,美國俄勒岡州提出數據中心清潔能源新標準,規定到 2027 年將數據中心用電產生的溫室氣體排放量減少 60%,到 2040 年減少 100%,即達成碳凈零排放。歐盟通過 歐洲綠色協議設定了到 2030 年數據中心能源效率提升至少 30%的目標,并要求新建設施必須達到嚴格能效標準。同時,歐盟通過綠色債券、碳交易等工具為數據中心綠色改造提供資金支持,支持數據中心企業綠色轉型。在推進算用協同方面,日本能源效率委員會提出在未來 5 年內將綠色計算技術作為提高能中國綠色算力發展研究報告(2024 年)8 源效率的主要手段之一,通過綠色計算技術提高日本整體能源效率和降低碳排放。
25、我國多措并舉引導算力算效提升、推進算能和算用協同高質量發展。2021 年之前我國政策重點聚焦數據中心等算力載體綠色化發展,大力推動綠色數據中心建設。2019 和 2021年工信部先后發布了關于加強綠色數據中心建設的指導意見新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)等政策文件,提出提升新建數據中心綠色發展水平,加強在用數據中心綠色運維和改造,加快綠色技術產品創新推廣。隨著“雙碳”戰略和“東數西算”工程啟動,綠色算力發展進入加強算力算效提升、綠色能源利用和數智賦能等全面發展階段。通過對 2023 年國家發布數據中心和算力相關政策詞頻分析可以看出,上一年我國政策更加聚焦提升算力算效、推動
26、算能協同及算用協同方面,如圖 2 所示。2023 年 10 月,工業和信息化部等六部門聯合印發算力基礎設施高質量發展行動計劃,提出完善算力綜合供給體系、提升算力高效運載能力、強化存力高效靈活保障、深化算力賦能行業應用、促進綠色低碳算力發展、加強安全保障能力建設等六點任務。2023 年底,國家發展改革委、國家數據局、中央網信辦、工業和信息化部、國家能源局聯合印發深入實施“東數西算”工程 加快構建全國一體化算力網的實施意見,提出通用算力、智能算力、超級算力一體化布局,東中西部算力一體化中國綠色算力發展研究報告(2024 年)9 協同,算力與數據、算法一體化應用,算力與綠色電力一體化融合,算力發展與
27、安全保障一體化推進等五個統籌出發,推動建設聯網調度、普惠易用、綠色安全的全國一體化算力網。2023 年國家標準委正式發布國家標準 GB/T 43331-2023互聯網數據中心(IDC)技術和分級要求,規定了互聯網數據中心(IDC)在綠色、可用性、安全性、服務能力、算力算效、低碳等六大方面的技術及分級要求,提升不同行業深化賦能作用。表 1 2023 年算力及數據中心相關政策 地地區區 政策文件名稱政策文件名稱 主要內容主要內容 發布時發布時間間 全國 算力基礎設施高質量發展行動計劃 提出完善算力綜合供給體系、提升算力高效運載能力、強化存力高效靈活保障、深化算力賦能行業應用、促進綠色低碳算力發展、
28、加強安全保障能力建設等六點任務。2023.10 深入實施“東數西算”工程 加快構建全國一體化算力網的實施意見 提出通用算力、智能算力、超級算力一體化布局,東中西部算力一體化協同,算力與數據、算法一體化應用,算力與綠色電力一體化融合,算力發展與安全保障一體化推進等五個統籌出發,推動建設聯網調度、普惠易用、綠色安全的全國一體化算力網。2023.12 國家標準 GB/T 43331-2023 互聯網 數 據 中 心(IDC)技術和分級要求 規定互聯網數據中心(IDC)在綠色、可用性、安全性、服務能力、算力算效、低碳等六大方面的技術及分級要求,提升不同行業深化賦能作用。2023.12 北京 北京市算力
29、基礎設施建設實施方案(2024-2027年)提出建成具有國際影響力的智算產業創新應用高地;提升智算中心綠色低碳水平,鼓勵存量數據中心在能耗總量不增加的前提下,改造升級為智算中心,或采用液冷、模塊化電源、模塊化機房等高效系統設計降低PUE、CUE 指標,新建及改擴建智算中心提高綠色節能技術和設備覆蓋率。2024.4 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)10 上海 上海市智能算力基礎設施高質量發展“算力浦江”智算行動實施方案(2024-2025年)提出建成具有區域乃至全國影響力的智能算力創新及應用示范區,通過優化智算中心綠色能源使用和加快智算中心新型節能技術應用,提升低碳節能的綠色智算水平。2
30、024.3 廣東 廣東省人民政府關于加快建設通用人工智能產業創新引領地的實施意見 提出到 2025 年智能算力規模實現全國第一、全球領先,構建全國智能算力樞紐中心;加快綠色節能技術應用,鼓勵企業加快高能效、低碳排的算網存設備部署,推動軟硬件協同聯動節能。2023.11 貴州 關于促進全國一體化算力網絡國家(貴州)樞紐節點建設的若干激勵政策 支持數據中心企業購進綠色能源,按規定落實相關稅收優惠政策;發放“貴州算力券”,用于支持省內外企業、高校、科研機構等購買貴州算力服務時抵扣一定比例服務費用,從而提升數據中心利用率。2023.11 內蒙古 關于支持內蒙古和林格爾集群綠色算力產業發展的若干意見 支
31、持數據中心電力用戶按照內蒙古自治區戰略性新興產業目錄,依法依規享受相關政策,穩定保障低成本電價優勢,綠電比例不低于 80%;鼓勵企業算力資源接入和林格爾數據中心集群“多云”算力監測與調度平臺,按照其在平臺結算額的 10%給予每年最高 200 萬元獎勵;對同一主體每年購買算力服務費用 100 萬元以上的,按照算力服務實際結算費用的 30%給予最高 200 萬元獎勵;大力拓展綠色算力應用場景,對入圍國家數據局“數據要素”典型案例的項目給予最高不超過 200 萬元的一次性獎勵。2024.6 寧夏 關于支持中衛大數據產業中心市高質量發展的實施方案 建設全國一流綠色數據中心集群,優先支持PUE(電能利用
32、效率)1.15、可再生能源使用率65%的大型和超大型數據中心建設,禁止PUE1.3 的數據中心新建和擴建。提高電力供給保障水平,加快綠電園區建設,提高新能源供給能力;統籌推進數據中心集群綠電供應。2023.5 青海 青海省促進綠色算力產業發展若干措施 為打造立足西部服務全國的青海綠色算力基地,因地制宜推動綠色算力成為青海省的重要新質生產力,針對綠色算力產業的綠電支撐、產業培育、金融支持、科技創新、人才引育、營商環境等方面提出了若干支持措施。2023.3 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)11 青海省綠色算力 基 地 建 設 方案 推動形成“1(西寧海東核心集群)+2(海南、海西集聚區)+
33、N(其他市州縣)”綠色算力基地發展布局.提出打造綠色算力比較優勢、打造綠色算力創新體系、實綠色算力發展基礎、壯大綠色算力產業規模、強化綠色算力政策措施、優化綠色算力發展環境六個方向的重點任務。2023.3 數據來源:中國信息通信研究院根據公開信息整理 圖 2 2023 年全國算力及數據中心相關政策詞頻云圖 各地積極推動算力綠色化發展,政策布局呈現差異化態勢。為更直觀地了解各地在綠色算力政策布局的整體情況,報告重點梳理了 31 個近 3 年來所發布的部分綠色算力相關政策文件,利用詞頻分析法對各地在綠色算力細分領域政策布局情況做了統計分析,如圖 3 所示。東部地區持續智算等先進計算算力算效提升和新
34、型節能技術應用。2024 年北京市出臺 北京市算力基礎設施建設實施方案(2024-2027 年),提出建成具有國際影響力的智算產業創新應用高地;提升智中國綠色算力發展研究報告(2024 年)12 算中心綠色低碳水平,鼓勵存量數據中心在能耗總量不增加的前提下,改造升級為智算中心,或采用液冷、模塊化電源、模塊化機房等高效系統設計降低 PUE、CUE 指標,新建及改擴建智算中心提高綠色節能技術和設備覆蓋率。廣東省發布廣東省人民政府關于加快建設通用人工智能產業創新引領地的實施意見,提出到 2025 年智能算力規模實現全國第一、全球領先,構建全國智能算力樞紐中心;加快綠色節能技術應用,鼓勵企業加快高能效
35、、低碳排的算網存設備部署,推動軟硬件協同聯動節能。西部地區著重算力綠色能源利用和數據中心利用率提升。貴州發布關于促進全國一體化算力網絡國家(貴州)樞紐節點建設的若干激勵政策,支持數據中心企業購進綠色能源,按規定落實相關稅收優惠政策;發放“貴州算力券”,用于支持省內外企業、高校、科研機構等購買貴州算力服務時抵扣一定比例服務費用,從而提升數據中心利用率。內蒙古發布關于內蒙古和林格爾新區推進數據中心項目綠色化建設的意見,落地的數據中心項目提出綠色化、集約化、規?;?,新建或改擴建數據中心項目按約定建設計劃建成并運營后,電能利用效率(PUE 值)年度平均值不高于 1.2,綠色低碳等級評估達 4A 以
36、上,且算力算效達到國內領先水平。目前,呼和浩特正在全力建設綠電消納示范基地,持續將數據中心優先納入電力多邊交易體系,提高數據中心“綠電”使用比例。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)13 圖 3 2021-2023 年區域綠色算力政策布局文本詞頻分析情況(二)(二)中觀產業動態中觀產業動態 隨著互聯網和通信技術不斷發展,算力產業分工進一步明確,在綠色低碳政策背景下,算力產業鏈呈現綠色化轉型的新發展趨勢。綠色算力產業鏈主要由上游綠色算力設備和軟件供應商、綠色算力能源供給商、中游綠色算力載體建設及服務商和下游綠色算力賦能應用客戶組成。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)14 圖 4 算力產
37、業鏈呈現綠色化轉型趨勢 上游算力設備供應商通過提升核心 IT 設備高效運行實現綠色發展,精簡指令集架構和高密服務器廠商不斷興起。在指令集架構領域,新興的 RISC-V 架構是基于精簡指令集(RISC)的開源架構,具有高度的可定制性和靈活性。相比于 ARM 架構,RISC-V 架構更加開放,可以根據特定的應用需求進行定制,以提供更高的性能或效率。隨著新型算力需求激增,RISC-V 進入應用爆發期,華為、百度、中興、中科院等企業和機構,都利用這一特點采用 RISC-V 架構,研發自己的芯片,根據 RISC-V 基金會統計,2022 年 RISC-V 架構芯片出貨量已突破 100 億顆,中國廠商就
38、50 億顆以上,占比超過 50%。服務器方面,AIGC 等應用要求提供高密度的算力服務,傳統的 2.5KW-4KW 的單柜已不能滿足 AIGC市場的需求,20KW-40KW 高密服務器逐漸成為主流。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)15 上游綠色能源供給商依托電力能源優勢跨界進入綠色算力新賽道。隨著算力對綠色能源利用需求愈發旺盛,很多能源企業也依托自身從發電到配售電、移動儲能、能效管理的“源網荷儲”一體化產業優勢,通過微電網整合冷熱電聯產、新能源、燃料電池和儲能,在與市電電源并網運行的情況下,為數據中心供電消納新能源,實現綠電自發自用和用電需求全覆蓋,打造大規模零碳算力。當前,中國能建、
39、中國節能環保集團等能源行業龍頭企業紛紛開始布局規劃數據中心源網荷儲一體化項目建設。中游綠色算力載體建設和服務商不斷升級節能減排技術,液冷和模塊化供電服務商發展迅猛。隨著數據中心業務量增加,冷負荷密度提升,風冷技術面臨散熱不足、能耗嚴重的問題,在此背景下,液冷技術以及超高能效,超高熱密度的特點引起了行業的普遍關注。2023 年國內三大運營商發布的 電信運營商液冷技術白皮書 中預測,到 2025 年 50%以上數據中心項目應用液冷技術。國內外多家算力企業面向客戶提供定制化液冷技術解決方案,科技公司也逐步建設部署自身的液冷數據中心。根據 IDC 預計,20222027 年,中國液冷服務器市場年復合增
40、長率將達到 56.6%,2027 年市場規模將達到 95 億美元。高效 UPS、UPS 智能在線模式和電力模塊等節能技術已通過互聯網企業實踐逐步進入規?;瘧?,模塊化供配電系統成為趨勢。另外,微模塊化 UPS、中國綠色算力發展研究報告(2024 年)16 變壓器 UPS 融合和智能配電母線等使配電系統成為一個整體,實現數據中心供配電系統按需運行,有利于加大限度降低配電系統電纜傳輸損耗,降低運維成本。下游云服務商和互聯網企業的綠色算力需求增加,各行業應用客戶將綠色算力納入自身運營及供應鏈碳中和計劃。阿里巴巴的碳中和路線圖將作為自身實現自身運營和上下游供應鏈碳中和的三大目標之一,計劃不晚于 203
41、0 年實現上下游價值鏈碳排放強度減半,率先實現云計算的碳中和和綠色云。騰訊也啟動數據中心分布式新能源項目的開發建設,設計了整體綠色電力交易策略,使用零排放的可再生能源電力,預計不晚于 2030 年實現自身運營及供應鏈的全面碳中和;不晚于 2030 年實現 100%綠色電力。(三)(三)微觀企業實踐微觀企業實踐 全球算力企業多維度創新綠色實踐,推進“碳中和”計劃實踐。2023 年國際數據中心龍頭企業 Equinix 宣布將其 49 億美元綠色債券收益全額分配給包括熱回收系統、先進冷卻技術等綠色數據中心建筑和能效項目。國際互聯網科技巨頭Google 在 2020 年提出計劃到 2030年在全球范圍
42、內所有數據中心以小時單位實現實時可再生能源供電,也就是 24/7 零碳運營管理計劃。其他科技巨頭也提出了相似的目標,亞馬遜計劃到 2040 年實現凈零排放,蘋果公司計劃到 2030 年其供應鏈和產品實現碳中和。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)17 我國算力企業積極響應國家政策,加速推進綠色算力碳中和路徑。目前,中國三大運營商對于綠色低碳行動都設立了明確的規劃,中國電信通過開展節能技術應用,將在十四五期間實現大型、超大型綠色數據中心占比超過 80%;中國移動將開展零碳、低碳數據中心建設部署;中國聯動通過供電降損簡配、空調利用自然冷源等技術提高系統能效。第三方數據中心服務商也積極推出綠色算
43、力碳中和計劃,萬國數據發布環境、社會及治理報告,提出在 2030 年同時實現碳中和及 100%使用可再生能源,秦淮數據提出將打造 100%可再生能源供電的超大規模生態集群。表 2 國內外算力市場主體綠色算力實踐及碳中和行動計劃 國際部分算力國際部分算力企業企業 綠色算力實踐及綠色算力實踐及碳中和行動計劃碳中和行動計劃 我國部分算力我國部分算力企業企業 綠色算力實踐及碳中綠色算力實踐及碳中和行動計劃和行動計劃 Equinix 1.綠色債券收益分配綠色數據中心建筑和能效項目 2.到 2030 年,將實現 100%可再生能源利用 3.到 2030 年,溫室氣體和排放較 2019年減少 50%中國電信
44、中國電信 1.“1248”雙碳行動 2.將在十四五期間實現大型、超大型綠色數據中心占比超過 80%Amazon 1.2025 年實現 100%可再生能源利用 2.2040年實現凈零排放早于巴黎協議 10年 中國移動中國移動 1.C三能碳達峰碳中和行動計劃 2.開展零碳、低碳數據中心建設部署 Google 1.2007年實現碳中和 2.2017 年實現 100%可再生能源 3.2030年實現實時零碳運營 中國聯通中國聯通 1.“3+5+1+1”碳達峰碳中和行動方案 2.通過供電降損簡配、空調利用自然冷源等技術提高系統能效 Microsoft 1.2025 年實現 100%萬國數據萬國數據 1.在
45、 2030 年同時實現碳中國綠色算力發展研究報告(2024 年)18 可再生能源 2.2030年實現碳負排放 3.2050年消除成立以來所有碳排放 中和及 100%使用可再生能源 2.綠色電力證書 Facebook 1.2019 年實現 100%可再生能源 2.2020年實現自身運營碳中和 2.2030年實現供應鏈碳中和 秦淮數據秦淮數據 1.打造 100%可再生能源供電的超大規模生態集群 2.高性能服務器機柜 Apple 1.2019 年實現 100%可再生能源 2.2020年實現自身范圍碳中和 3.2030年實現整體碳中和 騰訊騰訊 1.數據中心分布式新能源項目開發建設 2.2030 年實
46、現自身運營及供應鏈的全面碳中和;3.2030 年實現 100%綠色電力。Intel 1.2030 年,全球運營使用 100%再生能源 2.2040年全球業務事項溫室氣體凈零排放 華為華為 1.運用人工智能技術對數據中心能效進行調優 2.加強低碳散熱技術研發 數據來源:中國信息通信研究院根據公開信息整理 三、算力設備綠色化發展態勢(一)(一)算力設備綠色發展總體情況算力設備綠色發展總體情況 全球算力設備能耗隨人工智能需求爆發大幅增長。算力設備是算力能耗和碳排放的重要來源,以 PUE 為 1.5 的數據中心為例,其 IT 設備耗能約占 67%,制冷系統約占 27%,供配電系統約占 5%,照明及其它
47、約占 1%,設備耗能中服務器約占 50%,存儲系統約占 35%,網絡通信設備約占 15%,如圖 5 所示。隨著人工智能應用需求爆發,全球對算力需求也呈現指數級增長,其中生成式 AI 將逐漸成為算力 IT 設備負載增長的主要來源。根據調研顯示,2022 年主流 AI 推理中國綠色算力發展研究報告(2024 年)19 型服務器和通用計算存儲型服務器的處理器、DIMM 內存等主要芯片能耗占服務器設備總能耗 60%左右,而在主流 AI訓練型服務器中,這一數值超過 75%。2根據研究顯示,預計到 2030 年,全球數據中心的 IT 設備負載將從 2023 年的33GW 增長到 100GW,年平均增長率達
48、到 17%,其中,AI 工作負載將以 43%的年平均增長率增長,在 IT 設備總負載占比將從 2023 年的 13%增長到 2030 年的 50%以上。從 2024年到 2030 年,AI 芯片將為數據中心 IT 設備負載帶來每年 4至 9GW 的新需求,在數據中心新增的全部 IT 設備負載中占70%3。圖 5 算力中心能耗結構(以 PUE=1.5 為例)2 數據來源:中國數字化綠色化協同轉型發展進程報告(2023)3 數據來源:datacenterHawk(DCH),FactSet,Cogent Communications,Citi Research 中國綠色算力發展研究報告(2024 年
49、)20 來源:datacenterHawk(DCH),FactSet,Cogent Communications,Citi Research 圖 6 全球 IT 設備及 AI 工作負載趨勢 我國算力設備整體效能不斷提升。單純依靠增加晶體管數量來提升算力的邊際效益逐漸減少,同時能耗問題成為進一步提升算力效率的主要瓶頸,因此,數據中心每瓦功耗所產生的算力成為衡量算力整體效能的重要指標。近年來,通過芯片制造封裝工藝技術進步以及處理器架構創新提升單芯片性能,運用先進存儲、存算一體、無損網絡融合等技術促進計算存儲網絡協同,以及通過異構計算資源池化實現算力統一調度等方式提升 IT 設備高效性從而降低能耗,
50、我國算力設備整體效能不斷提升。據工業和信息化部統計,截至2023 年底,我國在用數據中心機架總規模超過 810 萬標準機架,算力總規模達到 230EFLOPS,算力總規模近 5 年平均增速近 30%,2023 年我國存力總規模約 1200EB,先進存儲容量占比超過 25%。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)21(二)(二)芯片:工藝和架構創新驅動芯片產品實現高效降芯片:工藝和架構創新驅動芯片產品實現高效降耗耗 頭部科技企業圍繞先進工藝和架構優化創新推動實現芯片高效節能。先進制程工藝、架構優化設計和電源管理等方式是提高通用芯片算效的主要方式。在先進制程工藝方面,ARM 發布的新一代移動處理
51、器超大核 Cortex-X4,基于最新的 ARM9.2 架構和 N3E 工藝,相比上一代在性能上提升了 15%左右,在相同頻率下降低 40%的功耗。英偉達推出的 Blackwell GPU 采用 4nm 工藝,結合第二代 Transformer引擎、第五代 NVLink、RAS 引擎和解壓縮引擎等技術,可支持多達10萬億參數的模型進行AI訓練和實時LLM推理,比上一代 GPU 芯片性能提升 30 倍,能耗可降低 25 倍?;?6nm 工藝改進、Zen3+核心架構優化以及 LPDDR5 內存和先進省電機制加持,功耗則可降低 35%。在架構優化方面,阿里自研的倚天 710 內含 128 核 CP
52、U,與飛天操作系統及CIPU 融合,在數據庫、大數據、視頻編解碼、Web 服務器等核心場景中的性能提升 30%以上,單位算力功耗降低 60%以上。表 3 通用芯片與智能芯片代表產品情況 芯片類別芯片類別 產品名稱產品名稱 廠商廠商 產品特性產品特性 通用芯片 Cortex-X4 ARM 基于 ARM9.2 架構和 N3E 工藝,性能上提升了 15%左右,在相同頻率下降低 40%的功耗 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)22 Ryzen PRO 600 AMD 基于 Zen3+核心架構優化以及LPDDR5 內存和先進省電機制加持,功耗降低 35%Veyron V2 Ventana Micr
53、o Systems 采用 RVA23 功能集和 8 級流水線設計,性能提升 40%倚天 710 阿里 性能提升 30%以上,單位算力功耗降低 60%以上 智能芯片 Blackwell GPU 英偉達 性能提升 30 倍,能耗降低 25 倍 思元 290 寒武紀 算力提升 4 倍,內存帶寬提高 12倍,芯片間通訊帶寬提高 19 倍,可提供更優性能功耗比 昇騰 910AI 處理器 華為 采用達芬奇架構,支持異構計算,性能提升 2 倍,能耗降低 50%全模擬光電智能計算芯片 清華大學 系統級能效相當于現有高性能芯片的 400 萬倍 來源:中國信息通信研究院根據公開信息整理(三三)服務器:整機性能優化
54、及動態節能管理助力降低能)服務器:整機性能優化及動態節能管理助力降低能耗耗 建設高密度服務器是提升計算效率和降低能耗的重要舉措。高密度服務器一般具備高密度的處理器、內存和存儲配置,以及高效的電源和冷卻技術。一方面,高密度服務器可以較小的物理空間內集成更多的處理器和 I/O 擴展能力,并根據客戶需求進行靈活擴展操作,顯著提升計算機的性能;另一方面,高密服務器多臺節點共享電源和風扇,可以更好的提高電源和散熱系統的使用效率,實現降低能耗和成本的作用。目前,算力服務器企業圍繞計算效率和降低能耗加快高密度服務器產品迭代升級。浪潮信息發布的高密度服務器支持 X86、ARM 等多種計算平臺,計算性能提升 6
55、0%107%,同時支持 CXL 技術,實現按需內存擴容,有效數據帶寬提升中國綠色算力發展研究報告(2024 年)23 達 87%至 125%。HPE 的 ProLiant DL560 Gen10 高密度服務器,在 2U 空間內提供 4 路計算密度,處理性能提高 68%,計算內核數量提升 27%。服務器整機節能技術可有效實現能耗節約。在服務器設計、制造和使用過程中,優化整機架構以及利用管理技術對電源和散熱進行智能調控,可降低服務器能源消耗。一是動態節能管理技術,主要通過功耗封頂、主備供電、節能風扇調速、部件休眠等技術,動態調整服務器的運行狀態和電力分配,使服務器保持高性能的同時最大程度降低運行功
56、耗。二是通過電源模塊全局池化以及 AI 自調節超融合節能技術,根據負載動態調節電源供電和儲能,在硬件模塊化的基礎上實現管理的智能化,使電源始終工作在最佳效率區間并控制能耗。浪潮推出的 M6 四路服務器采用 PID 智能溫度檢測機制調控技術,風扇能夠精確按業務負載節能調速,實現精準送風并解決溫度傳遞滯后性問題。同時配合硬件低風阻布局,如防回流型導風罩、T 型散熱器、一體化風扇墻等,具備智能功耗封頂功能,可有效提升散熱效率,助力機房在節能降耗方面提升 6%。(四四)存儲:)存儲:效率和密度效率和密度不斷優化升級引領綠色節能不斷優化升級引領綠色節能方方向向 提升存儲密度是應對存儲需求激增降低單位容量
57、存儲功耗的主要途徑。隨著數據量不斷增長以及 AI 技術革命推中國綠色算力發展研究報告(2024 年)24 動,存儲需求急劇攀升,進而引發存儲耗電量的大幅增加,驅動存儲設備性能向更快傳輸速度和更高存儲密度提升。新一代動態隨機存取存儲器DDR5擁有超高頻寬及低功耗優勢,不僅傳輸速率較上一代增加 50,工作電壓亦由 DDR4 的1.2V 下降至 DDR5 的 1.1V,能夠提高整體系統能源效率。非易失性存儲器閃存(Flash Memory)作為當前固態硬盤主流的存儲介質,其存儲陣列中的存儲單元是由晶體管組成,相較于依靠磁盤轉動以及讀寫加載數據的傳統機械硬盤(HDD),具有高存儲密度、低能源消耗、低成
58、本的優勢,數據訪問速度提高了大約100倍,單盤IOPS提升了至少1000倍以上,可以更好為熱數據提供在線存儲。高帶寬存儲器(HBM)使用先進的封裝方式垂直堆疊多個 DRAM,與處理器通過中介層互聯實現近存計算,擁有多達 1024 個數據引腳,可顯著提升帶寬和密度,降低功耗和封裝尺寸。龍頭企業圍繞存儲效率的提升逐步向極限物理制程演進。在非易失性存儲器技術方面,華為發布的消費級固態硬盤,采用基于 7nm 工藝制造的控制器芯片和閃存顆粒,可提高數據傳輸速率并降低響應時間得延遲,功耗僅為 6.5 瓦,是 PCIe 4.0 接口 SSD 產品平均水平的一半。長江存儲推出的PC411 SSD 采用了第四代
59、 3D 堆疊技術閃存芯片,可實現高達 2400MT/s(每秒百萬次傳輸)的速率,并降低了 25%的功耗。在高帶寬存儲器技術方面,SK 海力士推出的 HBM3E,中國綠色算力發展研究報告(2024 年)25 采用 1(1-beta)制程技術,數據傳輸率從上一代的 6.40GB/s提高至 9.6GB/s。另外,得益于先進的 MR-MUF(大規?;亓鞒尚偷撞刻畛洌┓庋b工藝,HBM3E 散熱性能比其前代產品提高了 10%。在光存儲技術方面,我國推出的超級光盤在國際上首次實現了 PB 量級的超大容量光存儲,超越傳統光盤存儲極限的數據寫入和讀取功能,數據密度達到了每平方英寸(6.45 平方厘米)26TB。
60、四、算力載體綠色化發展態勢(一)算力載體綠色發展總體情況算力載體綠色發展總體情況 AI 需求爆發前,全球數據中心耗電量相較于需求增長較為平穩。20102022 年間全球互聯網用戶數量增長了 1.25倍4,全球互聯網流量增長了 25.74 倍5,而數據中心能耗卻僅增長了 33-89%6。相比數據中心需求增長量而言,數據中心的能耗占比全球用電量并沒有增長太多,始終維持在 1%左右。AI 應用快速發展將帶來全球數據中心耗電量大幅增長。自2022 年 11 月 30 日 OpenAI 首次發布 ChatGPT,并于 2023 年1 月累計用戶超過 1 億,AI 迎來快速發展。隨著 AIGC 率先在傳媒
61、、電商、影視等數字化程度高、內容需求豐富的行業取得重大創新發展,與此同時,金融、醫療、工業等各領域 4 數據來源:International Telecommunication(ITU),Global Connectivity Report 2023 5 數據來源:International Telecommunication(ITU),Global Connectivity Report 2023 6 數據來源:International Energy Agency(IEA),lectricity Market Report 2024 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)26 AIGC
62、的應用也都在快速發展,AI 應用的普及將成為全球的重要電力需求增長來源。根據國際能源署(IEA)于 2024 年1 月公開發布的2024 年電力報告數據顯示,全球數據中心、加密貨幣、AI 等相關電力需求將從 2022 年的 460TWh 上升至 2026 年的 620-1050TWh,4 年 CAGR 為 9.6%-22.9%7,數據中心和人工智能消耗全球總用電量占比明顯跳升。來源:International Energy Agency(IEA)、International Telecommunication(ITU),Global Connectivity Report 2023 圖 7 互
63、聯網流量與數據中心能耗對比 7 數據來源:International Energy Agency(IEA),lectricity Market Report 2024 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)27 來源:International Energy Agency(IEA)圖 8 IEA 對全球數據中心、加密貨幣、AI 等需求用電量的預測 全球數據中心能效水平進一步提升,持續下行空間有限。根據 Uptime Institute 統計數據,隨著老舊數據中心廣泛應用冷熱空氣隔離、優化冷卻控制和提高送風溫度等措施,推動全球 PUE 從 2007 年的 2.5 迅速下降至 2014 年的 1
64、.65。2014 年至今,空氣冷卻仍然占據數據中心冷卻主導地位,全球 PUE 持續下降空間已明顯縮窄,導致整體用電量的節約幅度明顯弱于 2007-2014 年期間的水平。全球超大型數據中心加速建設,推動數據中心 PUE 進一步優化。隨著技術以及商業模式發展,數據中心業務形態從機柜租賃轉為算力租賃,這要求算力更為高效和集約部署,推動全球超大規模數據中心加速建設,并帶動一批老舊小數據中心淘汰關停。根據Gartner 的數據,2022 年全球數據中心數量從 2015 年的 45中國綠色算力發展研究報告(2024 年)28 萬個縮減至 2022 年的 43 萬個。Synergy Research Gr
65、oup 的數據顯示,截止到 2023 年底,大型數據中心數量增加到 992個,并在 2024 年初增長到超過 1000 個,比 2018 年數量增長了一倍。全球大型和超大規模數據中心集約化建設,帶動全球數據中心 PUE 不斷下降。來源:Gartner 圖 9 全球數據中心數量 來源:Gartner 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)29 圖 10 各類數據中心數量復合增長率 來源:Uptime Institute 圖 11 全球數據中心平均年 PUE(按機房部署的最高功率機柜)我國數據中心耗能水平呈下降趨勢,中西部地區綠色算力發展迅猛。據中國信息通信研究院測算,截至 2023 年底,我國
66、數據中心810萬在用標準機架總耗電量達到 1500億KWh。國家能源局數據顯示,2023 年全社會用電量 92241 億千瓦時,同比增長 6.7%,因此,數據中心在用標準機架總耗電量占全社會用電 1.6%,數據中心碳排放總量為 0.84 億噸。我國數據中心廣泛采用的自然冷源利用、優化冷卻控制、提高供電效率等能效措施取得明顯成效。據測算,2023 年我國數據中心平均電能利用效率(PUE)為 1.48,與 2022 年的 1.54相比有進一步提升。其中,東北、華北等北部地區充分利用自然風冷等自然資源優勢,平均 PUE 分別為 1.40 與 1.39,遠低于華南、華中等南部地區平均 PUE1.53
67、與 1.54。與此同時,為引導數據中心綠色低碳發展,助力實現碳達峰碳中和2.51.981.651.581.671.591.571.551.580.00.51.01.52.02.53.0200720112014201820192020202120222023中國綠色算力發展研究報告(2024 年)30 目標,國家層面通過示范遴選一批能效水平高且綠色低碳、布局合理、技術先進、管理完善、代表性強的數據中心,推動各地綠色數據中心建設。中西部地區綠色數據中心發展迅猛,根據工業和信息化部統計最新公示的2023 年度國家綠色數據中心名單,2023 年度共遴選了 50 個國家綠色數據中心,其中,中西部地區入選
68、“國家綠色數據中心”數量占比持續提升,從第一批占比 26.6%增長到第五批的占比 46%。來源:中國信息通信研究院 圖 12 2023 年全國各區域 PUE 情況 1.301.351.401.451.501.551.60東北華北華東華南華中西北西南中國綠色算力發展研究報告(2024 年)31 來源:中國信息通信研究院 圖 13 全國區域綠色數據中心占比(二)制冷:液冷和自然冷源利用成為降低能耗的重要(二)制冷:液冷和自然冷源利用成為降低能耗的重要手段手段 利用自然冷源是近年業界日益重視的探索方向。數據中心一年四季都需要制冷,冬季及過渡季節室外溫度低于室內溫度時,自然界存在著豐富的冷源,合理開發
69、利用自然冷源是降低數據中心能耗,降低機房 PUE 關鍵性措施。自然冷卻主要包括空氣側自然冷卻技術,水側自然冷卻技術,氟側自然冷卻技術,以及二氧化碳載冷技術等。其中,新風直接自然冷卻作為最直接的自然冷卻方式,可直接利用新風系統,將室外冷風供應到數據中心,減少換熱流程。目前,新風直接自然冷卻技術已經在部分地區得到了應用,如雅虎在紐約地區數據中心采用全新風自然冷卻技術,PUE 可達 1.08。直接水側自然冷卻技術應用穩步推廣。直接水側自然冷卻系統直接抽取較為冷且恒定湖、海水等自然低溫水,將冷卻源直0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%第一批第二批第三批第四批第五批東部地區中部地
70、區西部地區東北地區中國綠色算力發展研究報告(2024 年)32 接引入數據中心,在冷卻的過程中不對內部環境造成影響,可最大化使用自然冷源,取得良好的節能效益,受到業界關注。Google 位于芬蘭的數據中心采用了海水冷卻方式,利用水下通道將海水運輸至數據中心,并混合熱水進行調溫,以達到適合數據中心冷卻的溫度,年均 PUE 約為 1.14。自然冷源選擇需要考慮數據中心布局建設所在地的氣候及溫濕度條件等因素。我國華北、西北及東北等地區,室外氣溫低于10的天數全年占比可觀,“東數西算”規劃布局中,十個國家樞紐節點集群所在區域在氣候環境都有比較優勢,利用當地自然冷源不僅能夠節省機械制冷的能耗,而且自然冷
71、源供給充足、無污染,屬于綠色冷源。液冷技術成為數據中心高效制冷熱點方向。隨著市場主流芯片功耗密度持續提升,傳統風冷散熱技術已難以滿足當前的高密度計算散熱需求,液冷技術將高比熱容的液體作為熱量傳輸媒介,直接或間接接觸發熱器件,縮短送風距離,傳熱路徑短,換熱效率高,成為 AI 時代支撐高密度部署、應對節能挑戰的重要途徑。目前,冷板液冷和浸沒式液冷是數據中心行業應用的兩種主流液冷技術。冷板式液冷技術已形成相對成熟的解決方案。冷板式液冷作為非接觸式液冷,通過液冷板將發熱器件的熱量間接傳遞給封閉在循環管路中的冷卻液體帶走熱量。冷板式液冷對于服務器芯片組件及附屬部件改動較小,主要途徑為加裝液冷模塊,采用集
72、中式或中國綠色算力發展研究報告(2024 年)33 分布式 CDU 供液、Manifold 分液,對芯片、內存等部件進行精準制冷。浸沒式液冷技術有望實現大規模商用。浸沒式液冷是將發熱電子元器件直接浸沒在非導電冷卻工質中,通過冷卻工質循環流動來進行散熱的接觸式冷卻技術,可實現100%液體冷卻,散熱節能優勢明顯。未來隨著浸沒式液冷技術標準化推進、應用部署成本降低,將進入大規模商用加速道。(三)供配電:降低傳輸損耗是供配電系統節能重點方向(三)供配電:降低傳輸損耗是供配電系統節能重點方向 提升供電設備負載能力可優化供電系統整體效率。數據中心傳統的供配電系統組成復雜,包括變壓器、UPS、配電柜等多套設
73、備,同時傳統 UPS 供電方案電能損耗較大,能效水平不高。提升單一設備能效,如發展節能型變壓器以及高效交流不間斷電源,可有效提升數據中心供電效率。以非晶合變壓器為代表的節能變壓器與普通變壓器相比,具有高飽和磁感應強度和低損耗的特點,去磁與被磁化的過程極易完成,可降低損耗、增加有效載荷,比 315KVA 硅鋼磁芯變壓器在空載或負載時下降 40%-60%的損耗。UPS 的增強型 ECO 模式(Ecology、Conservation 和 Optimization)讓 UPS 在減少電源保護的情況下運行,可實現高達 99%的效率,當旁路輸入異常時,0ms 切換至電池供電,旁路輸入恢復正常,0ms 切
74、換回旁路供電,整流單元正常充電,使 UPS 運行在經濟狀態下。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)34 系統架構重構提升供電系統能效逐漸在數據中心領域獲得廣泛應用。集成式電力模塊作為一種供、配電一體化解決方案,將變壓器、低壓柜、補償柜、不間斷電源、饋線柜、電力監控等多個變配電設備和電源系統的全部功能進行集約整合,通過一體化設計減少占地和供電級數,縮短供電鏈路和部署工期,形成功能更加完備的全融合型電源系統。聯通位于德清的數據中心采用融合型智能電力模組,從變壓器出線柜逐級到 UPS 輸出,全部柜體并排安裝,柜體之間全部采用銅排母線連接,銅排母線與配電柜體整合設計制造,簡約了級間保護的重復設置,
75、解決了傳統攢機方案相鄰柜體間電纜上下翻折、降低線路和配電損耗的問題;同時采用一級能效變壓器、高效模塊化 UPS 及動態在線功能提升整體電力模組運行效率。(四)運維:智能化能效管理助推數據中心邁向精準節(四)運維:智能化能效管理助推數據中心邁向精準節能能 智能化運維管理助力數據中心走向能源效率精準管理。智能化運維管理系統可以根據運行狀態實時匹配合理的服務容量與資源,應用數據分析手段改善電能利用率、制冷供冷效率,避免資源的閑置與浪費。一方面,采用數字化 3D、數字孿生等新技術,集中管理數據中心 IT 設備、基礎設施層面的物理設備,結合全方位實時監控系統感知計算、網絡、存儲等資源的使用情況及能耗水平
76、,通過全局可視化幫助管中國綠色算力發展研究報告(2024 年)35 理者把握數據中心運行狀態,發現任何異?;驖撛诘哪茉蠢速M可及時采取措施應對,實現全生命周期端到端的能耗能效管理和優化。另一方面,利用算法 AI 自我學習、動態調節的能力對海量數據進行智能化分析,整合預訓練好的深度學習預測模型,結合運維專家能效調優的經驗協助動態匹配機房負載和環境參數,可自動推理暖通系統最低能耗運行參數。同時,輸出的結果可及時反哺節能模型,推動節能模型不斷迭代,優化節能策略。目前,以華為、阿里巴巴、騰訊、秦淮數據為代表的企業逐漸在 AI 能效調優方向落地實踐,開展數據中心用能監測分析與負荷預測。(五)資源回收:回收
77、技術助力綠色算力變碳為能(五)資源回收:回收技術助力綠色算力變碳為能 數據中心資源回收技術創新不僅可以有效降低數據中心的能源消耗,同時也降低溫室氣體的排放,助力綠色算力變碳為能。目前,數據中心資源回收主要包括廢熱回收和廢水等資源回收。余熱回收主要分為空氣余熱回收和水余熱回收兩種方式??諝庥酂峄厥帐窃跀祿行膬仍O置空氣余熱回收器,將排出的空氣經過余熱回收器的過濾處理,回收產生的廢熱以便再利用。水余熱回收是在數據中心內設置水余熱回收裝置,將數據中心產生的廢水進行處理,使其轉化為符合條件的熱量,再通過系統進行回收利用。一方面,余熱回收技術可有效降低數據中心空調系統和園區供熱系統的能耗,提高能源綜合利
78、用率;另一方中國綠色算力發展研究報告(2024 年)36 面,回收的熱量也可銷售,攤薄數據中心運營成本,產生經濟效益。同時,水資源回收利用也日益成為行業關注焦點。根據 Uptime Institute 發布的數據,單個大型數據中心每年的用水量高達 675 萬加侖。廢水資源回收技術應用能夠有效減少數據中心耗水量,提高水利用效率。通過排污水再回收、雨水回收兩種途徑,可提高非傳統水源利用效率,減少數據中心外部水源的輸入量。對于排污水再回收,由于空調或者冷卻的排污水水質具有高鹽分、高硬度、高堿度等特點,需采用膜法處理改變濃縮倍數,降低排污水的無機鹽含量后再次回到循環水或其他用水點,可有效降低數據中心水
79、資源消耗。對于雨水回收,將雨水作為一種資源回收利用,回收后的雨水經過凈化、消毒等處理后,可以作為市政供水的一種有效補充。五、算能協同綠色化發展態勢(一)(一)可再生能源利用:有效降低算力基礎設施碳排放可再生能源利用:有效降低算力基礎設施碳排放 全球能源結構轉型拐點初步顯現,龍頭算力企業積極探索可再生能源 100%利用。根據全球能源智庫 Ember 基于多國數據集(包括國際能源署、歐盟統計局、聯合國以及各個國家統計部門數據)發布2024 全球電力評論顯示,2023 年得益于太陽能和風力發電量的增長,可再生能源發電量在全球發電量中的占比達到了前所未有的 30%,2023 年或將成為電力行業碳排放量
80、達到峰值的標志性轉折點,比 2007 年中國綠色算力發展研究報告(2024 年)37 的峰值低 12%。值得一提的是,我國在 2023 年對全球風電和太陽能發電增長作出巨大的貢獻,新增太陽能發電占全球總量的 51%,新增風能占比更是達到 60%。龍頭科技和算力企業紛紛積極探索可再生能源 100%利用,美國十大互聯網及算力公司中,谷歌、蘋果和 Facebook 已經實現 100%可再生能源,進一步降低了數據中心碳排放。亞馬遜、微軟、Salesforce等其他 7 家領先互聯網企業也承諾在 2025-2035 年之間實現100%可再生能源應用率。我國可再生能源高質量躍升發展,綠色能源資源稟賦與算力
81、用電負荷時空仍需適配。近年來,我國大力發展可再生能源,新型能源體系加快構建。2023 年,我國可再生能源發展出現歷史性變化,總裝機達 15 億千瓦,在全國發電總裝機中占比過半,超過火電裝機8。新能源配建儲能裝機規模約1236 萬千瓦9,主要分布在內蒙古、新疆、甘肅等新能源發展較快的省區。其中,西藏、青海、新疆、內蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、廣東東南部等地區的太陽能資源相對富集。內蒙古、遼寧、吉林、甘肅、新疆、河北及沿海等地風能資源分布廣泛。但目前算力資源和需求仍集中在東部地區,綠色電力富集地區與算力用電負荷地區仍需加強調配。8 數據來源:國家能源局發布 2023 年全國電力工業
82、統計數據 9 數據來源:國家能源局 2024 年一季度新聞發布會 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)38 來源:國家能源局 圖 14 2023 年中國不同類型電源累計發電裝機量及占比情況10 表 4 全國及主要省市可再生能源發電量占用電量比例 區域區域 可再生能源發可再生能源發電量占用電量電量占用電量比例比例 區域區域 可再生能源發可再生能源發電量占用電量電量占用電量比例比例 區域區域 可再生能源發可再生能源發電量占用電量電量占用電量比例比例 云南 129.90%山西 30.94%重慶 14.48%四川 107.12%新疆 29.35%福建 14.43%西藏 98.96%廣西 25.84
83、%遼寧 13.34%青海 83.37%湖南 25.33%江西 12.93%湖北 56.09%黑龍江 25.20%江蘇 10.71%甘肅 53.86%河南 24.51%海南 7.67%寧夏 38.09%山東 19.90%廣東 6.99%吉林 35.12%安徽 19.40%浙江 6.55%內蒙古 35.04%河北 18.61%天津 2.42%貴州 33.75%陜西 15.87%來源:國家能源局、各省市政府網站公開數據 當前我國數據中心可再生能源推廣利用仍處于起步階段。當前我國數據中心可再生能源推廣利用仍有較大潛力空 10 數據來源:國家能源局發布 2023 年全國電力工業統計數據 14.4%15.
84、1%20.9%1.9%47.6%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%020000400006000080000100000120000140000160000水電風電太陽能發電核電火電中國綠色算力發展研究報告(2024 年)39 間。根據綠色數據中心政府采購需求標準(試行),數據中心使用的可再生能源使用比例應逐年增加,2023 年可再生能源最低使用率 5%、2025 年 30%,2027 年 50%、2030 年75%、2032 年達到 100%。11數據中心行業一直在積極應用可再生能源電力。阿里巴巴、騰訊、百度、秦淮數據、萬國數據等企業積極探索通過可再生能源專
85、線供電、開展可再生能源電力交易或可再生能源綠色電力證書交易等方式提高可再生能源利用比例。(二)(二)綠電綠證交易綠電綠證交易:全面推動算力產業綠色用能全面推動算力產業綠色用能 全球 ICT 行業積極投入綠電交易,數據中心運營商通過綠電交易降低碳足跡。全球 ICT 行業的能源消耗量與二氧化碳排放量逐年增長,上游能源短缺和成本上升,下游數據流量需求旺盛,將給 ICT 行業帶來雙重壓力。ICT 行業在可再生能源項目上投入了大量資金,以保護自己免受電價波動影響,減少對環境的影響,并提高其品牌聲譽。超大規模數據中心運營商主要通過簽署數據中心可再生能源電力購買協議(PPA),降低運營時產生的碳足跡。亞馬遜
86、、微軟和 Meta和谷歌已簽訂超過 38W 的合同,以匹配其當年以數據中心為主的全部電力運營消耗。11 2022-2023 年中國 IDC 行業發展研究報告 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)40 數據來源:國際能源署 圖 15 全球綠色電力交易情況 數據來源:企業年報、企業 ESG 報告 圖 16 2010-2022 年購買 PPA 的主要企業 我國數據中心綠電綠證交易仍有較大發展潛力。自 2021年 9 月啟動試點以來,我國綠電交易政策體系持續完善,綠電交易市場規模持續擴大,截至 2023 年底,國網經營區累計成交綠電規模 830 億千瓦時12。數據中心已發展成為綠電交易的主要參與者
87、,國網青海電力充分發掘綠電交易需求,通 12 來源:北京電力交易中心 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)41 過“e-交易”平臺組織省內平價光伏電站和大數據企業參與綠色電力交易,2023 年累計成交電量 0.46 億千瓦時13?;ヂ摼W頭部企業綠電交易意愿強,規模大,如阿里云自 2021 年9 月參加國內首次市場化綠電交易后,顯著提高了自建數據中心清潔能源的使用比例。2023 財年,阿里云自建數據中心的清潔能源電力占比為 53.9%,減碳量達 110.5 萬噸,處于同業領先水平14。2023 年騰訊數據中心可再生能源設施總裝機容量達 52.2 兆瓦,同比增長 166.3%,共采購綠電約 6
88、0.4萬兆瓦時,避免碳排放約 34.5 噸15。綠證是我國可再生能源電量環境屬性的唯一證明,是認定可再生能源電力生產、消費的唯一憑證,是為綠色算力發展提供綠色電力消費的權威證明。根據國家能源局公布數據,截至 2022 年底,全國累計核發綠證約 5954 萬個,累計交易數量 1031 萬個。伴隨綠電綠證交易規模持續擴大,數據中心企業參與度仍有待提升。圖 17 我國綠電和綠證交易發展歷程 13 來源:國網青海省電力公司 14 來源:阿里巴巴集團 2023 阿里巴巴環境、社會和治理報告 15 來源:騰訊2023 年環境、社會及管治報告 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)42(三)(三)儲能和微
89、電網儲能和微電網:顯著提升能源供應安全穩定性顯著提升能源供應安全穩定性 儲能成為降低算力中心電力成本的重要技術。算力中心儲能技術是指用于存儲電能并在需要時釋放以滿足數據中心電力需求的技術,應用優勢明顯。儲能可以替代柴發進行應急,作為數據中心的備用電源,能夠在市電斷電時,提供穩定的供電;儲能能夠成為數據中心的一路主供電源,通過并網為數據中心提供高安全性的日常供電。數據中心還可利用儲能系統在波谷時存儲電力,并在高峰期利用,參與電力市場調峰、輔助調頻等,使數據中心從中獲益。儲能電池和儲能系統目前受到算力行業廣泛關注。儲能電池是實現電能存儲和釋放主要載體,可提供備用電源和平衡電力負載。當前鉛酸電池在我
90、國數據中心儲能領域的市場占有率超過 90%,與鉛酸電池方案相比,磷酸鐵鋰電池壽命長達 10 年,且體積是鉛酸蓄電池 2/3、重量是其 1/3,可有效節省空間。未來,鋰離子電池在數據中心的應用將顯著增加。儲能系統通常由儲能電池組、能量轉換器、控制器、監控系統等組成,提供綜合能源管理功能,幫助數據中心實現更加高效可靠的能源管理。目前主流數據中心儲能系統包括不同功率的液冷儲能系統、風冷儲能系統、儲能電池集成系統等。如科創儲能推出的浸沒式液冷儲能系統,具備 UPS 功能,并給其精密空調供電,增加數據中心應急電源的容量和備用時間,延長供電時間,降低 UPS 系統的投資成本,充放電深度中國綠色算力發展研究
91、報告(2024 年)43 可達 100%,系統效率可達 90%以上,循環壽命提升 30%以上,預計十年累計減少二氧化碳排放量 100 萬千克以上。電化學儲能技術在數據中心儲能系統中仍是主流技術,液流電池、重力儲能、氫儲能等長時儲能技術未來可期。液流電池儲能技術相對成熟,基本具備大規模開發技術條件?!皷| 數 西 算”京 津 冀 起 步 區 的 懷 來 云 數 據 中 心500kW/4000kWh 鐵鉻液流電池儲能項目成功交付,標志著鐵鉻液流電池儲能技術從試點示范邁向規?;虡I應用。重力儲能是一種利用重物的重力勢能來儲存電能的方式,河北懷來 25MW/100MWh 重力儲能項目是全球首個服務于數據
92、中心的重力儲能項目,利用人工智能算法控制儲能塊的移動,實現勢能與電能的相互轉化,可連續儲存 4 小時電量,儲能規模為 100MWh。氫儲能技術是唯一具備物質和能量雙重屬性的儲能技術,是僅有的儲能容量能達到太瓦級、可跨季節儲存的能力儲備方式。蘋果、谷歌、Equinix 等國外企業的探索應用已證實了氫能數據中心的可行性,隨著可再生能源電力和氫能成本的下降,未來氫能在數據中心領域將起到重要作用。微電網為數據中心綠色能源的穩健供應保駕護航。微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監控和保護裝置等組成的小型發配電系統,既可與大電網聯網運行,也能在電網故障或需要時與主網斷開單獨運行。數據中國
93、綠色算力發展研究報告(2024 年)44 中心基于微電網系統,能夠實現能量供需的精確平衡和調度優化,從而提高能源利用效率。騰訊天津高新云數據中心分布式新能源微電網項目總裝機容量達 10.54 兆瓦,年產零碳綠電量 1200 萬度,相當于 6000 個家庭一年用電量。(四四)算能協同及算能協同及算力調度:算力調度:促進算力和能源協同聯動促進算力和能源協同聯動調度調度 通過算力資源的動態調度和統籌優化提升資源利用率是算力綠色發展新方向。算力調度是通過構建算力、存力、網絡資源的智能調度平臺,根據計算任務的需求,合理分配和管理計算資源,采用分布式、異構算力虛擬化、云原生等方案,實現模塊化部署、池化共享
94、、智能化調度,提高計算資源的利用率和靈活性,利用算力感知、算網編排、算力路由等技術,針對算力業務需求,根據全域實時的算、網、數據資源以及云、邊、端分布情況,靈活、動態地計算最優協同策略與調度路徑,減少部分閑置資源的無負載運行,大幅降低設備的運行成本和能源消耗,實現算力資源動態調配、優化利用和精準匹配,已成為算力綠色發展新趨勢和方向。各地積極建設算力調度平臺,推動算力綠色高效利用。目前,包括地方政府、科研機構、社會團體、算力企業、互聯網交換中心等多方主體積極布局算力調度領域。在地方層面,自 2022 年底開始,“東數西算”國家一體化算力網絡樞紐節點紛紛開啟算力調度工作,其他非樞紐節點地區也紛紛中
95、國綠色算力發展研究報告(2024 年)45 開始開展布局算力調度平臺。在企業層面,基礎電信運營商及云服務商依托自身在網絡及云資源的優勢聯合產業鏈上下游建設算力調度平臺,對算網資源的開展智能調度和優化。在第三方機構層面,科研機構、社會團隊和互聯網交換中心等第三方機構自身不擁有網絡資源、算力資源,憑借第三方中立的身份更有利于開展算力調度服務,尤其適合中小型網絡服務商、算力服務商抱團發展,也推動算力調度發展模式創新。表 5 我國部分算力調度平臺建設情況 平臺名稱平臺名稱 省省/市市 最新進展最新進展 全國一體化算力網絡長三角樞紐節點吳江算力調度中心 蘇州 2023 年 1 月已開工建設 集群算力服務
96、調度與采購平臺 北京 2023 年 2 月已正式發布 南京市城市算力網運營平臺 南京 2023 年 2 月已正式發布 上海市人工智能公共算力服務平臺 上海 2023 年 2 月已正式啟用 慶陽-鄭州高新區算力網絡平臺 慶陽、鄭州 2023 年 2 月已簽署合作框架協議 東數西算一體化算力服務平臺 寧夏 2023 年 2 月已正式發布 鄭州城市算力網 鄭州 2023 年 2 月已啟動建設 算力互聯互通驗證平臺 北京 2023 年 3 月平臺二期已發布 天翼云成渝樞紐重慶 3AZ 節點、天翼云重慶城市云、“東數西算”重慶算力調度樞紐 重慶 2023 年 3 月已正式發布 內蒙古和林格爾新區“多云”
97、算力資源調度示范項目 內蒙古 2023 年 3 月已通過備案 甘肅省算力資源統一調度平臺 甘肅 2023 年 3 月已正式上線 粵港澳大灣區算力調度平臺 深圳 2023 年 4 月已正式發布 全國一體化算力網絡國家樞紐節點山西樞紐(太原)項目 太原 2023 年 5 月已開工建設 AI 算力服務中心 廣西 2023 年 5 月已正式發布 全國一體化算力算網調度平臺 北京 2023 年 6 月 1.0 版正式發布 蘇州市公共算力服務平臺 蘇州 2023 年 8 月已正式上線 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)46 全國一體化算力網絡國家(貴州)樞紐節點調度平臺 貴州 2023 年 10 月
98、 3.0 版正式上線 上海算力交易平臺 上海 2023 年 12 月 2.0 版正式發布 粵港澳大灣區一體化算力服務平臺 深圳 2023 年 12 月已正式發布 安徽省算力統籌調度平臺(長三角樞紐蕪湖集群算力公共服務平臺)蕪湖 2024 年 5 月已正式發布 中國算力網粵港澳大灣區算力服務平臺 韶關 2024 年 5 月正式上線 青島市算力調度服務平臺 青島 2024 年 5 月已正式發布 來源:中國信息通信研究院根據公開信息整理 算力和能源系統協同調度對綠色算力輸出具有重要作用。數據中心實現 80%綠電且要保證能源的高效利用,離不開與電力的深度融合,“源網荷儲”可精確控制用電負荷和儲能資源,
99、解決清潔能源消納及其產生的電網波動性等問題。數據中心綜合能源系統是一種將多種能源資源和能源管理技術結合起來,以實現數據中心能源的高效利用和管理的系統。對比源網荷儲一體化更側重于電力和儲能之間的整合,無法應對突發的能源波動或負載波動,綜合能源系統能夠通過統籌調度算力與電力解決同一站點內源、荷、儲缺乏協同,能源運營效益未得到有效開發的問題。阿里巴巴和華北電力大學聯合實現行業首次數據中心和電力系統以促進可再生能源消納為目標的協同調度。在電力系統調峰信號的引導下,將位于江蘇省南通數據中心部分算力負載轉移至河北省張北數據中心,完成跨區域算力-電力優化調度驗證實驗,有效增加華北電網可再生能源消納。中國移動
100、浙江公司首創通信中國綠色算力發展研究報告(2024 年)47 站點源網荷儲一體化能源體系,以源網荷儲一體化為依托,推進能源運營從被動用電向主動調度轉型。算力、能源、熱力協同耦合的算力綜合能源系統是新的發展方向。數據中心在消費巨量電力的同時,其 GPU、CPU以及 IT 設備散產生大量的中低溫余熱。隨著綜合能源系統不斷創新實踐,帶動數據中心算力與能源互動協同,有效利用數據中心能源消費側海量低溫余熱,實現數據中心算力與能源、熱力的耦合互動以及多目標下的最優運行將成為數據中心節能減碳的關鍵。美國能源部最早開展了用戶側冷、熱、電負荷的需求側響應和管理;日本建立的智能工業園區示范工程,將電力、燃氣、供熱
101、/供冷等多種能源系統有機結合,通過多能源協調調度,提升企業能效、滿足用戶多能源的高效利用。因此,基于綜合能源系統的理念、技術和模式,圍繞數據中心構建算力綜合能源系統,可在源荷儲數智化管理的基礎上,利用熱泵、吸收式制冷、蓄冷蓄熱等技術,實現數據中心余熱再利用。數據中心通過需求響應等方式有效減少用電量和熱能的浪費,實現節能減排與提質增效。六、算用協同綠色化發展態勢(一一)算用協同賦能產業綠色低碳轉型)算用協同賦能產業綠色低碳轉型 賦能工業綠色化發展。我國工業領域能源消費占總量2/3左右,碳排放量占比 70%左右,是實現碳達峰碳中和目標的重點領域。算力與工業互聯網、大數據、5G 等新一代信息技中國綠
102、色算力發展研究報告(2024 年)48 術融合以數字化轉型驅動生產方式變革,從能源消費低碳化、資源利用循環化、生產過程清潔化等方面助力工業節能減排,全面提升工業綠色低碳技術創新、綠色制造和運維服務水平,推動工業經濟綠色低碳發展。例如新華粵集團圍繞能耗管理、碳資產管理、節能減排三大場景構建能耗雙碳管理平臺,采用“云、管、邊、端”的架構,通過采集電表、水表、蒸汽表等能耗數據,在邊緣計算層對能耗數據計算,實現設備利用率提升 12%,生產效率提升 13%,預估 2023 年碳減排量為8900 噸,實現碳資產增值 50 萬元。賦能建筑業節能降碳。我國建筑能耗約占全社會能源消費的 28%30%,在建筑運行
103、階段碳排放占全社會總排放比例為 22%?!熬G色建造”和“高質量發展”是“十四五”規劃對建筑業提出的新要求,為實現“智能、綠色、安全、高質量、可持續”等具體發展目標,建筑行業正面臨著達成行業碳達峰碳中和目標和實現 AEC(即建筑、工程和施工)行業數字化轉型的雙重挑戰。算力與數字技術融合對建筑業的節能減排具有重要作用,在建筑建造階段,將云計算、BIM(建筑信息模型)、5G 等新一代數字技術與建筑傳統行業深度融合,可改善傳統工地施工現場粗放管控角度,實現節能、節地、節水、節材和環境保護。在建筑運行階段,基于智能燈具、智能傳感控制器及智能照明物聯網管理平臺打造新型智能建筑,可實現建筑的零碳照明。中國綠
104、色算力發展研究報告(2024 年)49(二二)算用協同賦能居民低碳環保生活)算用協同賦能居民低碳環保生活 賦能綠色出行。交通領域碳排放約占全球碳排放總量的四分之一,受到各國的高度重視。在我國,交通運輸領域的碳排放量大約占我國碳排放總量的 10%,道路交通在交通全行業碳排放中的占比約 80%,且仍處于快速發展階段。隨著“雙碳”目標的進一步落地,以道路交通為主的交通行業綠色化轉型勢在必行。算用協同賦能綠色出行,通過以數據算力優化交通運力,將人、車、線、站、路、停車場等多方面數據傳遞給城市交通的“智慧大腦”,形成分級決策方案,讓交通系統更智能,公交出行更高效、自駕出行更環保,為減緩道路交通碳排放持續
105、增長提供了重要路徑。賦能綠色就醫。Healthcares Climate Footprint報告指出,醫療機構的碳足跡相當于全球凈排放量的 4.4%(約為 20億噸二氧化碳當量),其中我國醫療機構的碳排放總量位列全球第三。在“雙碳”戰略背景下,持續提升用能效率,打造綠色、友好的醫療及工作環境是當前我國醫療機構轉型的重要方向。算力與數字技術融合在賦能醫療領域的廣泛深度應用,通過覆蓋醫院內外全場景、全流程實踐,為醫學影像、藥物研發、輔助診斷、精準醫療、健康管理、醫療信息化、醫療機器人等場景提供靈活高效的支撐,全面提高醫療服務質效,提升患者就診體驗,極大便利了居民綠色就醫。(三三)算用協同賦能城鄉綠
106、色智慧發展)算用協同賦能城鄉綠色智慧發展 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)50 賦能生態環境治理。當前,算用協同賦能生態文明建設已成為提升生態環境治理現代化水平、全面推進美麗中國建設、加快推進人與自然和諧共生的現代化的關鍵所在。通過算力設施與應用(技術)融合,構建起覆蓋大氣、水、土壤、生態、海洋各類環境要素的多手段綜合、響應快速的監測網絡,實現生態環境要素全域監測感知,全面提升環境治理的整體性、系統性、協同性,推動形成綠色智慧的生產生活方式。賦能園區綠色運營。工業園區的耗能約占全社會總耗能的 69%,碳排放占全國總排放約 31%。因此,將工業園區定為精準減排的落腳點、攻堅區,確保節能、
107、減耗、提質、減碳工作的落實,是我國實現碳達峰、碳中和目標的必然要求和重要途徑。算用協同賦能園區綠色運營,重點圍繞安全生產管控、全流程數據化監管、環境質量檢測、能源管理等模塊,通過邊緣計算、人工智能等技術對園區內的設施、設備、資源等進行集成管理,全面提高園區的智能化水平和運營效率,實現園區低碳、低污染、高效能運行。例如,中國聯通智研院研發“5G+北斗”雙碳園區無人化運營平臺,通過構建以業務運營為核心抓手的“智慧云腦”(業務運營平臺),結合 5G、北斗、邊緣計算等技術,助力客戶實現園區管理自動化、無人化和協同化,提高生產管理流程安全性和工作效率,實現園區的綠色低碳、高效運營。中國綠色算力發展研究報
108、告(2024 年)51 七、綠色算力區域發展成效 算力作為新質生產力,因其對經濟增長具有倍增和持續效應,成為支撐區域經濟發展的原動力和區域發展數字經濟競爭的新焦點。隨著八大國家算力樞紐節點全面啟動,“東數西算”工程已經從系統布局階段進入到全面建設階段,算力網絡國家樞紐節點搶抓國家實施“雙碳”戰略、“東數西算”工程重大機遇,聚力培育壯大綠色算力產業,在算效、存效、年均電能利用效率(PUE)、算力水資源利用率(WUE)、可再生能源利用率等方面取得明顯成效。(一)(一)東部國家樞紐節點東部國家樞紐節點:加強算力高效利用提升綠色加強算力高效利用提升綠色算力水平算力水平 京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成
109、渝四個東部國家樞紐節點服務于重大區域發展戰略實施需要,一方面加強新型算力基礎設施系統設計,推進建設涵蓋通用計算、智能計算、超級計算的融合算力中心,部署滿足低時延業務需求、架構先進、技術成熟的數據中心,有效提升算力算效水平。另一方面,東部國家樞紐節點進一步統籌城市內部和周邊區域的數據中心布局,實現大規模算力部署與土地、用能、水、電等資源的協調可持續,推動算力中高時延需求向周邊區域和西部地區轉移。東部國家算力樞紐節點周邊區域積極采用新型節能技術降低數據中心能源消耗,通過探索建設分布式光伏發電、燃氣分布式供能等配套系統,以及自建可再生能源中國綠色算力發展研究報告(2024 年)52 設施、綠色電力交
110、易、認購可再生能源綠色電力證書等方式,優化用能結構,來推動數據中心高效利用可再生能源。專欄專欄 1:東部國家樞紐節點區域綠色算力發展東部國家樞紐節點區域綠色算力發展基礎及實踐基礎及實踐 粵港澳大灣區樞紐粵港澳大灣區樞紐節點節點韶關集群韶關集群起步片區高新區:起步片區高新區:截至 2023 年底,韶關集群高新區在運營數據中心項目共 2個,數據中心機架總計 0.9 萬標準機架,總算力規模為23PFlops,總存力規模為 80PB,其中先進存儲規模為46PB。韶關集群電力資源、可再生能源相對充足,為數據中心發展提供電力保障。韶關是廣東主要的電力能源基地之一,同時加快推進新能源電力保障工程,為韶關集群
111、高新區數據中心提供綠色能源。京津冀樞紐京津冀樞紐節點節點張家口集群張家口集群起步片區起步片區懷來縣懷來縣:截至2023 年底,張家口集群懷來縣片區在運營數據中心項目為10 個,數據中心機架總計 22.3 萬標準機架,總算力規模達2921PFlops,總存力規模達 12941PB,其中先進存儲規模占比接近 60%,約為 7663PB。張家口集群懷來縣年平均氣溫9.1,空氣濕度小,基于風能和太陽能資源,為數據中心產業提供充足的綠色能源供應。懷來大數據產業基地投資建設 3 座 220 千伏變電站、3 座 110 千伏變電站,實施源網荷儲一體化、分布式光伏發電、數據中心余熱回收、抽水蓄能等工程,加快建
112、設綠色零碳數據中心集群。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)53(二)西部國家樞紐節點:充分發揮資源優勢打造綠色(二)西部國家樞紐節點:充分發揮資源優勢打造綠色算力產業算力產業 貴州、內蒙古、甘肅、寧夏四個西部國家樞紐節點氣候適宜,可再生能源豐富,充分發揮自身資源優勢,定位于不斷提升算力服務品質和利用效率,打造面向全國的非實時性算力保障基地,夯實網絡等基礎保障,積極承接全國范圍的后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求。西部國家算力樞紐節點也在積極更新換代老舊數據中心,加快部署新型數據中心,以承接東部地區中高時延業務需求。一方面,西部國家算力樞紐節點積極應用綠色算力技術和產品,提升整體
113、算力能效利用水平。根據信通院調研統計,截至 2023 年底,我國八大國家算力樞紐節點年均電能利用效率(PUE)值達到 1.257,基本接近于 2025 年新建大型、超大型數據中心目標值 1.2516。另一方面,西部國家算力樞紐節點加強可再生能源利用,推動算能協同發展,積極探索綠電直供模式,通過“風光儲”一體化清潔能源供電方式為算力基礎設施提供“綠電”。16 國家發展改革委等部門印發貫徹落實碳達峰碳中和目標要求 推動數據中心和 5G 等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案 專欄專欄 2:西部國家樞紐節點區域綠色算力發展西部國家樞紐節點區域綠色算力發展基礎及實踐基礎及實踐 中國綠色算力發展研究報告(
114、2024 年)54 內蒙古樞紐內蒙古樞紐節點節點和林格爾集群和林格爾集群起步片區起步片區和林格爾新和林格爾新區區:截至 2024 年 5 月底,內蒙古樞紐和林格爾數據中心集群已集聚數據中心項目 32 個,已投用標準機架達到26.6 萬架,服務器裝機能力達到 150 萬臺??偹懔σ幠__2.4 萬 P,其中智算算力規模 2.18 萬 P,通用算力規模1500P,超級算力規模 200P。和林格爾新區區位、氣候條件適宜,年平均氣溫約 6.2,有利于數據中心自然冷卻。風電資源豐富,配套多元化儲能和綜合能源供應系統等,數據中心用電可再生能源利用率占比近 80%。全市總出口帶寬達到 58.5T,與國內 18
115、 個主要城市實現了直連,實現了“京津冀互訪延時 7 毫秒、長三角樞紐互訪延時 15毫秒、粵港澳大灣區樞紐互訪延時 23 毫秒”。蒙西電網電力價格較低,數據中心用電價格 0.32 元/度。積極探索綠電直供模式,實施綠色能源供給示范項目,未來數據中心可實現 100%綠電供應。貴州樞紐貴州樞紐節點節點貴安集群貴安新區貴安集群貴安新區起步片區起步片區貴安電子信貴安電子信息產業園息產業園:截至 2023 年底,貴安集群貴安新區貴安電子信息產業園在運營數據中心項目 19 個,數據中心機架總計15.3 萬標準機架,總算力規模達 1005PFlops;總存力規模達 9097PB,先進存儲規模為 5543PB。
116、貴州氣候條件優越,相較于周邊省市氣溫低 5-6,空氣質量優良,可為數據中心提供優質自然冷源。貴州電力資源充足,作為“西電東送”中國綠色算力發展研究報告(2024 年)55 八、趨勢展望與發展建議(一)(一)創新創新引領引領,加強加強綠色算力技術研發綠色算力技術研發產品應用產品應用 加強綠色算力核心技術研發。鼓勵產業加大技術研發投入,推動高性能芯片工藝和架構一體化創新,開展先進存儲、存算融合先進技術研發,加強新型數據中心預制化、液冷等技術創新,加快仿真模擬熱管理和可再生能源、分布式供能、微電網利用等領域新技術研發,探索數據中心智能運維機器人系統創新。加快先進綠色技術產品應用。大力推動綠色數據中心
117、創建、運維和改造,加快應用高密度集成等高效 IT 設備、液冷等高效制冷系統、高壓直流等高效供配電系統、分布式能源、儲能電池管理、能效環境集成檢測等高效輔助系統技術產品。(二二)政策保障,)政策保障,優化優化綠色算力綠色算力發展政策支持環境發展政策支持環境 加強綠色算力頂層政策規劃?!笆奈濉笔恰疤歼_峰”的關鍵期,應綜合考慮當前算力發展和能源緊缺現實情況,多部委聯合完善綠色算力發展機制,加強綠色算力政策頂層設計,統籌推進算力、算法、數據、能源協同一體發展,推動綠色算力技術和產業蓬勃發展,為保障算力高質量發展發揮重要支撐作用。優化綠色算力區域發展政策環境。加強區域綠色算力產業發展規劃,支持地方在綠
118、電力輸出省份,“水火風光”四電并舉,清潔能源資源豐富,片區內數據中心用電可再生能源占比可達 52%。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)56 色算力產業培育、金融支持、科技人才、能源消費等方面政策貫徹實施,加強產、學、研、用、政、金 多維度協同機制。加快形成區域綠色算力評估體系,研究制定綠色算力發展指數,推進區域綠色算力發展成效評估,遴選典型示范。加強綠色算力標準規范制定。加強貫穿綠色算力全生命周期綠色標準,從包括綠色算力等級評定、清潔能源利用評價、算力設備能效等級、綠色算力智能運維規范等多方面推動算力設備、算力載體、算能協同及算用協同層面同步實現標準建設。(三)(三)產業產業筑基筑基,構
119、筑綠色算力產業協同,構筑綠色算力產業協同服務服務生態生態 打造產業體系提升綠色算力供給能力。加快培育壯大先進綠色算力產業,構建先進綠色計算企業梯度培育體系,在做大做強先進綠色算力領軍企業的同時,引導“專精特新”中小企業發展,構建大中小融通發展,產業鏈上下游協同創新的發展格局。加強各方協作完善綠色算力第三方服務體系。依托第三方服務機構,落地構建相應評估評測體系,引導行業開展能效星級評級、節能等級評價、綠度評價認證等工作,鼓勵企業依據評測優先采購,引導供應鏈綠色生產。搭建服務平臺構造綠色算力產業生態。匯聚技術、產品、人才等各種資源,推動綠色算力領域的交流與合作,促進要素之間的流動,為綠色算力發展營
120、造良好環境。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)57(四)(四)算算能協同,強化綠色算力與能協同,強化綠色算力與能源能源協同協同發展發展 推動綠電與算力協同布局,完善綠電資源開發,深挖區域可再生能源潛力,持續引導數據中心因地制宜利用綠色資源。推動西部數據中心通過自建風光儲和新能源專線供電等方式,豐富綠色電力直供機制,增加對可再生資源的充分利用和就近消納。鼓勵東部數據中心通過綠電綠證市場落實減排義務,間接實現綠色低碳轉型。建立健全算力電力協同調度機制,支持國家樞紐節點地區利用“源網荷儲”等新型電力系統模式,精準匹配算力需求和綠電供給,形成可持續的綠色電力供應體系。健全完善綠電交易環境。探索并
121、建立合理完善的跨區域綠色交易機制,逐步推進綠電交易市場實現統一定價和統一協調分配,實現綠色電力就近消納和跨區域綠電交易的協同運行。推動綠電交易與碳市場有效銜接,激發企業購買綠電的積極性。(五)算用融合,推動算力應用綠色化全面拓展(五)算用融合,推動算力應用綠色化全面拓展 深入挖掘綠色算力賦能應用場景。建設綠色算力消費鼓勵機制,引導企業積極消費綠色算力,探索綠色算力和企業碳交易、碳匯結合發展模式,支持綠色算力消費納入企業 ESG報告。鼓勵加強綠色算力行業應用創新。推動綠色算力在垂直領域的拓展應用,打造一批綠色算力產品及行業應用優秀案例,推進面向重點領域的試點示范和規模落地,促進數字化綠色化協同發
122、展,激發綠色算力引擎賦能千行百業。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)58 附件:東數西算樞紐節點各片區綠色算力發展情況 1、京津冀樞紐張家口集群、京津冀樞紐張家口集群懷來縣懷來縣 2020 年以來,張家口集群懷來縣數據中心加速發展,形成良好的產業集聚,并帶動數據中心上下游產業發展。騰訊華北信息技術產業總部基地、中國聯通懷來數據中心、萬國數據 HL1 一期、云之鼎普洛斯懷來大數據科技產業園、合盈數據(懷來)科技產業園一期以及秦淮數據多個數據中心項目建成并投入運營,為騰訊、字節跳動、美團、快手等頭部互聯網企業業務提供數據服務支持。在上游設備制造領域,引進芯片制造、重力儲能、化學電池儲能等項目
123、。張家口集群懷來縣自然條件良好,有利于數據中心低碳高效運行。懷來縣地勢較高,年平均氣溫9.1,空氣濕度小,為數據中心散熱和降低能耗提供天然優勢。同時,懷來縣積極優化數據中心配套資源,基于風能和太陽能資源,為數據中心產業提供充足的綠色能源供應。懷來大數據產業基地投資建設 3 座 220 千伏變電站、3 座 110 千伏變電站,實施源網荷儲一體化、分布式光伏發電、數據中心余熱回收、抽水蓄能等工程,數據中心綠電采購應用量達 4.26 億千瓦時,綠證采購應用量 2 億千瓦時,源網荷儲一體化數據中心項目用電量 1.26 億千瓦時,加快建設綠色零碳數據中心集群。2、京津冀樞紐張家口集群、京津冀樞紐張家口集
124、群張北縣張北縣 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)59 張家口集群張北縣積極承接北京市數據中心溢出需求,深度綁定阿里巴巴等頭部行業客戶。2014 年起北京市收緊數據中心政策,2014 年 8 月,關于張北云計算項目建設的戰略合作協議將張北云計算項目作為京津冀重點項目推進,張家口集群張北縣數據中心產業起步。2018 年,萬國數據多個數據中心項目投入運營,張北縣數據中心產業進入高速發展階段。目前張北縣落地 11 個數據中心項目,主要客戶為阿里巴巴。張家口集群張北縣風、光等可再生能源豐富,為數據中心綠色發展提供可靠保障。張北縣可再生能源總裝機規模居全國前列,年發綠電量超過 100 億千瓦時。同
125、時,充分利用可再生能源示范區扶持政策,將數據中心用電納入可再生能源電力交易平臺,實現綠電優惠價格長期供應。張北縣數據中心自建自用可再生能源電站發電量達 2.23 億千瓦時,數據中心綠電采購應用量達 1.33 億千瓦時,實現可再生能源就地消納,降低數據中心碳排放及運營成本。3、京津冀樞紐張家口集群、京津冀樞紐張家口集群宣化區宣化區 宣化區緊抓京津冀協同發展和國家一體化算力網絡國家樞紐節點張家口數據中心集群建設機遇,秉承與懷來、張北錯位發展的原則,以數據中心有序發展、數據中心設備制造和大數據技術差異化發展為方向。依托國家政策紅利和自中國綠色算力發展研究報告(2024 年)60 身工業基礎,宣化區將
126、大數據產業確定為新的立區產業,加速大數據產業發展。宣化區綠色能源豐富,并擁有工業基礎優勢和人才優勢。區域電網可再生能源電力占比約為 24%,數據中心綠色低碳發展具有良好條件。裝備制造是宣化區基礎優勢產業,為發展數據中心產業上游業務提供較好的產業基礎和配套條件。另外,大量技術人才及產業工人為數據中心產業鏈上下游提供人才支持。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)61 4、長三角樞紐長三角一體化集群、長三角樞紐長三角一體化集群上海市青浦區上海市青浦區 長三角一體化集群青浦區數據中心產業發展在“東數西算”工程啟動后取得較快發展。目前青浦區在運營項目基本為基礎電信運營商數據中心,主要服務于騰訊、華為
127、、網易等重要客戶。上海市網絡條件優越,青浦區作為長三角樞紐起步區,網絡升級至骨干網級別,將吸引部分上海本地低時延互聯網業務需求。同時,青浦區積極搭建核心算力網絡,建設多個算力調度平臺作為長三角國家算力樞紐節點,共同服務長三角地區數字經濟發展,中長期算力需求潛力巨大。5、長三角樞紐長三角一體化集群、長三角樞紐長三角一體化集群浙江省嘉興市嘉善縣浙江省嘉興市嘉善縣 長三角一體化集群嘉善縣數據中心產業起步較晚,“東數西算”工程啟動后進入快速發展階段。目前嘉善縣在運營項目為中航信云數據中心,正在建設的中國電信長三角國家樞紐嘉興算力中心項目總投資超 50 億元,定位于全國性高能級算力調度中心、長三角算力樞
128、紐核心節點。長三角一體化集群嘉善縣具有上?!昂蠡▓@”和長三角城市群核心區域雙優勢,有利于承接上海算力產業發展溢出紅利。嘉善縣位于蘇浙滬交匯處,東鄰上海市青浦、金山兩區,通過 G60 科創走廊進一步發展壯大嘉善國家經濟開發區、中新嘉善現代產業園、嘉善臨滬新區等多個園區。同時,上海持續推動算力平臺建設,調度周邊省市算力實現多地算力資中國綠色算力發展研究報告(2024 年)62 源的統籌共享,嘉善縣有望加強與上海市在算力產業層面的合作和交流。在資金方面,嘉善以股權投資為起點,建立了“基金+股權+項目”的創新招商模式,充分發揮政府產業基金引導作用,與康橋資本、華登國際、君桐資本等專業機構合作,撬動項目
129、投資,為算力企業提供發展資金支持。6、長三角樞紐長三角一體化集群、長三角樞紐長三角一體化集群江蘇省蘇州市吳江區江蘇省蘇州市吳江區 長三角一體化集群吳江區主要承接上海市數據中心溢出需求,但數據中心資源總體規模不大,目前在運營項目主要為基礎電信運營商數據中心,服務于阿里、百度、字節跳動、華為、網宿、金山等客戶?;谕恋貎r格、電力價格等優勢,長三角一體化集群吳江區在“東數西算”工程啟動前已落地頭部互聯網 IT 部署需求。吳江先后引進華為、海爾卡奧斯、徐工信息、騰訊云等國家級“雙跨”平臺,并培育了本土首家國家級“雙跨”平臺亨通數科,依托蘇州強大的工業基礎,傳統行業數字化轉型背景下數據中心需求潛力巨大。
130、政策方面,蘇州市關于推進算力產業發展和應用的行動方案設立算力和人工智能相關產業基金,基金規模超過 350 億元,將通過算力券,對使用智算服務的企業按照實際支付費用的 20%給予補貼;給予大模型建設方每年最高 300 萬元,最多 3 年的算力成本補貼。人力資源方面,蘇州大學等高校也能夠為吳江區算力產業發展提供人才支撐。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)63 7、長三角樞紐蕪湖集群、長三角樞紐蕪湖集群鳩江區鳩江區 蕪湖集群鳩江區數據中心產業起步相對較晚,數據中心產業基礎薄弱,但本地經濟發展水平良好,汽車、AI、機器人等產業較為發達。區域內超算、智算資源完備,已落地曠視蕪湖 AI 超算中心、中
131、國電信長三角(蕪湖)智算中心。鳩江區重視算力資源調度建設,在運營的長三角樞紐蕪湖集群算力調度與公共服務平臺累計上架通用算力超 10 萬核,智算算力超 200PFlops,正在同步對接智算算力資源 1000P,已接入安徽省內五大算力資源池,實現省內跨域算力接入。蕪湖集群處于長三角中部,與浙北和一體化示范區銜接,同時能夠服務蘇北和中部等長江以北地區,區位優勢明顯。蕪湖集群鳩江區利用本地優勢產業推動算力產業快速發展。鳩江區以新能源及智能網聯汽車、機器人及智能裝備為核心產業,支持汽車整車廠與互聯網、5G、通信等企業跨界合作,推進自動駕駛示范區,同時培育優化汽車研發、設計、制造、測試、應用全產業生態,預
132、計未來智能網聯汽車的高速發展將帶來大量算力需求。此外,區域政策保障產業發展,2023-2025 年省級財政每年統籌安排 1 億元,用于支持起步區數據中心項目建設。8、長三角樞紐蕪湖集群、長三角樞紐蕪湖集群弋江區弋江區 蕪湖集群弋江區數據中心產業起步較晚,數據中心產業基礎薄弱,“東數西算”工程啟動后,“東數西算”長三角集群中國綠色算力發展研究報告(2024 年)64(潤六尺)智算中心、安徽星載智算中心智項目加快建設并落地。弋江區重視數據中心產業發展,強化用能、用地、用水等要素保障,規劃用地 818 畝,其中首期選址 253 畝,計劃投入 125 億,用于拆遷、選址、電力設施配套建設等。蕪湖集群弋
133、江區促進本地核心產業和算力產業相結合,推動形成一批“算力+汽車”“算力+工業”“算力+農業”等特色產業集聚發展,構建“錯位競爭、點面聯動、優勢互補”的數據中心產業生態體系。資金保障上,2023-2025 年省級財政每年統籌安排 1 億元,用于支持起步區數據中心項目建設。9、長三角樞紐蕪湖集群、長三角樞紐蕪湖集群無為市無為市 無為市依托“東數西算”數據中心起步區的定位,強化招引培育數據中心等算力產業,有序推動數字經濟產業園規劃、建設,挖掘引導本地新能源汽車、電線電纜等行業龍頭企業發展工業互聯網,積極承接江浙地區電子信息類產業轉移,推進數字經濟產業發展。10、粵港澳大灣區樞紐韶關集群、粵港澳大灣區
134、樞紐韶關集群高新區高新區 韶關集群高新區數據中心產業起步較晚,“東數西算”工程啟動后,廣東省項目審批政策及主要項目布局重點向韶關傾斜。目前韶關集群在運營 IDC 機柜資源較少,2021 年華韶數據谷一期項目投產運營后韶關市數據中心機柜資源逐步增加,預計 2024 年后韶關集群數據中心機柜供給將快速增長。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)65 韶關集群電力資源、可再生能源相對充足,為數據中心發展提供電力保障。韶關是廣東主要的電力能源基地之一,同時加快推進新能源電力保障工程,為韶關集群高新區數據中心提供綠色能源。另外,廣東省數據中心政策向韶關集群傾斜,廣東省部分低時延類業務、中時延類業務數據
135、中心需求轉移至韶關集群,促進集群算力資源利用。11、成渝樞紐天府集群、成渝樞紐天府集群成都市雙流區成都市雙流區 天府集群雙流區數據中心產業發展起步早,數據中心產業發展基礎良好。2018 年以前,雙流區已落地中國聯通四川天府信息中心一期、中國移動(西部)云計算數據中心、成都萬達科技數據中心等多個數據中心項目。同時,成都市政府積極出臺各項政策,推動數字經濟發展,帶動數據中心產業發展。成都是國家八大通信樞紐之一,網絡條件優良。在推進算力賦能應用方面,天府集群專項政策聚焦鼓勵算力服務、賦能城市建設和產業發展,創新“算力券”供給機制,針對科研機構、數據大模型、高端人才三類算力需求主體制定獎補措施,降低算
136、力使用門檻,加快算力資源消納和數據流通。另外,天府集群同時擁有超算中心和智算中心,有利于算力資源協同發展。四川大學、電子科技大學、西南交通大學等一流高校在信息、計算機領域研究水平較高,為區域算力產業發展提供充足人才保障。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)66 12、成渝樞紐天府集群、成渝樞紐天府集群成都市郫都區成都市郫都區 郫都區作為天府數據中心集群的一部分,與成都高新區聯動,共同打造引領未來的智算產業高地,在智算產業方面具有明顯的發展潛力和優勢。目前中國聯通郫都區云數據中心、萬國數據成都一號數據中心、四川電信萬國機房、成都智算中心均已投入運營,并積極融入“智慧蓉城”人工智能平臺、成都市
137、工業互聯網公共服務平臺,推動企業數智化轉型和數字化改造。郫都區區位優勢明顯,具有可再生能源優勢和人才優勢,數據中心基礎設施建設完備,智算產業發展潛力大。郫都區緊鄰成都市中心,交通便利,可吸引人才和企業投資;水電資源豐富,數據中心用電可再生能源使用比例可達 83%,有利于推進綠色數據中心發展;郫都區擁有電子科大等 19 所高校、31 所國家級實驗室,為數據中心發展提供人才和技術支撐。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)67 13、成渝樞紐天府集群、成渝樞紐天府集群成都市簡陽市成都市簡陽市 簡陽市與成都東部新區聯動,打造服務全國的云計算高地,重點發展云計算服務,并聚焦云計算產業鏈的關鍵技術研發
138、。簡陽市已經簽約入駐了多個大型數據中心項目,如阿里云西部云計算中心及數據服務基地、簡陽市立昂云數據一號基地、四川能投天府云數據產業基地等。簡陽市通過引進以算力為基座、輻射帶動區域產業發展的數字綜合服務商,著力構建以數據中心為核心的智慧產業園,促進當地產業結構的優化升級,加快產業轉型和發展。14、成渝樞紐重慶集群、成渝樞紐重慶集群重慶市兩江新區水土新城重慶市兩江新區水土新城 兩江新區水土新城算力資源豐富。作為國家“東數西算”工程的重要節點,水土新城已建成多個大型數據中心,包括騰訊、浪潮、中國聯通、中國電信、中國移動等知名企業的數據中心,是西部地區集中度最高、規模最大的云計算基地。已建立騰訊云、華
139、為云、阿里云等大型云平臺 20 余個,支撐移動互聯網、政務、金融、制造等多個領域發展。兩江新區正進一步加快建設兩江云計算數據中心,搭建重慶數字化轉型促進平臺,推進中新互聯互通國際超算中心和國家大數據中心西南中心項目建設。水土新城位于重慶主城區北部,交通便捷。重慶市是國家互聯網骨干直聯點之一和西部唯一跨境數據專用通道樞紐節點,骨干直聯城市超過 38 個,并擁有工業互聯網標識解中國綠色算力發展研究報告(2024 年)68 析西部唯一國家頂級節點,網絡條件良好。此外,兩江新區電力資源充沛,水土高新技術產業園分布有 220 千伏變電站2 座、110 千伏變電站 5 座,可保障園區電力供應。15、成渝樞
140、紐重慶集群、成渝樞紐重慶集群重慶市西部(重慶)科學城璧山重慶市西部(重慶)科學城璧山片區片區 科學城璧山片區作為西部(重慶)科學城的重要組成部分,重點發展科技創新和數字經濟產業,并已經規劃建設多個科技區和創新小鎮。西部(重慶)科學城璧山片區打造高性能計算集聚區,已建設中科曙光先進計算中心,采用浸沒液冷系統,打造集通用計算、異構計算、智能計算于一體的先進數據中心,為新能源汽車、新一代信息技術、先進制造等多個領域提供大規模算力服務。目前,芯片、半導體企業英特爾,康佳,新能源汽車企業比亞迪、泛互聯網企業百度、小米、華為等等頭部企業入駐璧山片區,大數據產業集群效應初顯。16、成渝樞紐重慶集群、成渝樞紐
141、重慶集群重慶市經濟技術開發區重慶市經濟技術開發區 重慶經濟技術開發區已建成江南大數據產業園、京東探索研究院超算中心、易華錄數據湖等。其中京東探索研究院超算中心一期 1500 多個高標準服務器機柜已全部投入使用。該片區數據中心的發展滿足了經濟開發區智能制造的算力需求,有利于該區域市級戰略性新興產業集群建設。17、貴州樞紐貴安集群、貴州樞紐貴安集群貴安新區貴安電子信息產業園貴安新區貴安電子信息產業園 中國綠色算力發展研究報告(2024 年)69 貴安新區已經吸引運營商中國電信、中國聯通、中國移動,泛互聯網頭部企業華為、騰訊、蘋果、網易,以及美的、富士康、氣象局、貴州農信、國家電投等企業進行大規模布
142、局。貴州氣候條件優越,相較于周邊省市氣溫低 5-6,空氣質量優良,可為數據中心提供優質自然冷源。貴州電力資源充足,作為“西電東送”電力輸出省份,“水火風光”四電并舉,清潔能源資源豐富,片區內數據中心用電可再生能源占比可達 52%。此外,貴州是國家互聯網骨干直聯點之一,已建成國際互聯網數據專用通道,可為數據中心提供高帶寬低時延的優質網絡。18、內蒙古樞紐和林格爾集群、內蒙古樞紐和林格爾集群和林格爾新區和林格爾新區 截至 2024 年 5 月底,內蒙古樞紐和林格爾數據中心集群已集聚數據中心項目 32 個,已投用標準機架達到 26.6 萬架,服務器裝機能力達到 150 萬臺??偹懔σ幠__ 2.4 萬
143、 P,其中智算算力規模 2.18 萬 P,通用算力規模 1500P,超級算力規模 200P。和林格爾集群區位、氣候條件適宜,年平均氣溫約 6.2,有利于數據中心自然冷卻。風電資源豐富,配套多元化儲能和綜合能源供應系統等,數據中心用電使用可再生能源占比近 80%;網絡條件良好,呼和浩特是全國第 14 個國家級互聯網骨干直聯點城市,三大運營商均將呼和浩特設為網內核心節點。全市總出口帶寬達到 58.5T,與全國 18中國綠色算力發展研究報告(2024 年)70 個直轄市和省會城市建立了直達鏈路,實現了“京津冀互訪延時 7 毫秒、長三角樞紐互訪延時 15 毫秒、粵港澳大灣區樞紐互訪延時 23 毫秒”。
144、同時,開通了全球首條商用400G 全光省際(北京內蒙古)骨干網,已形成內聯全國、外接俄蒙及歐洲的高速寬帶網絡和國際通信業務通道。區域電價優勢明顯。依托相對獨立的蒙西電網,實施電力多邊交易,數據中心平均用電價格穩定在 0.32 元/千瓦時,與此同時,積極探索綠電直供模式,實施綠色能源供給示范項目,通過“風光儲”一體化清潔能源供電方式為算力基礎設施提供“綠電”,未來數據中心可實現100%綠電供應。依托良好配套條件,和林格爾數據中心集群已支持中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商、中國銀行、中國農業銀行、中國建設銀行、交通銀行、浦發銀行、人保集團等多家金融機構、華為、并行、光環新網等行業頭部企業以及
145、國家氣象局等國家部委數據中心落地建設。19、內蒙古樞紐和林格爾集群、內蒙古樞紐和林格爾集群集寧大數據產業園集寧大數據產業園 集寧大數據產業園政策支持力度大,積極保障數據中心用能、用地、用電等基礎設施建設。烏蘭察布市對落地集寧大數據產業園的面向全國提供算力服務的數據中心企業,支持申報國家、自治區能耗單列指標,優先保障項目建設用地。中國綠色算力發展研究報告(2024 年)71 此外,蒙西電網電力價格較低,政府對于數據中心用電提供補貼,區域電價優勢明顯。20、甘肅樞紐慶陽集群、甘肅樞紐慶陽集群慶陽西峰數據信息產業聚集區慶陽西峰數據信息產業聚集區 慶陽集群按照打造“東數西算”數據融合創新示范區、人工智
146、能產業基地和紅色數據災備基地,旨在服務算力需求、打造算力能力、發展人工智能產業。目前已聚集燧弘科技、憨猴科技、金山云、智譜華章、百川智能等智算企業及大模型企業落地。慶陽市與中國電信、中國移動、中國聯通、秦淮數據、中國能建等 17 家大數據、云計算頭部企業簽訂合作協議。金山云、中國能建、秦淮數據、亞康萬瑋、易事特、貓匠、航途旅業在慶陽成立全資子公司。慶陽集群推動能源綜合開發利用,加快產業運行管理建設,從人才和資金等方面給予優惠。慶陽政府成立工作專班分別到京津冀、長三角、粵港澳、成渝等區域開展數字經濟招商工作,積極引進數字產業項目,如大數據、云計算、人工智能、電子信息制造、大數據硬件制造、軟件服務
147、等,加快本地算力生態建設。21、寧夏樞紐中衛集群、寧夏樞紐中衛集群中衛工業園西部云基地中衛工業園西部云基地 中衛市云計算和大數據呈現出集聚式、規?;己脩B勢。中衛市政府積極發展云計算和大數據產業,設立產業發展基金,精準開展招商引資,引進更多云計算、云制造、云應用、云服務企業和項目落戶中衛,全力打造“西部數谷”。目前,中國綠色算力發展研究報告(2024 年)72 中衛已建成運營亞馬遜、美利云、中國移動、中國聯通、浩云長盛等大型、超大型數據中心,中國電信、亞馬遜二期、愛特云翔、中國聯通二期等數據中心正在加快建設。區域內引進培育美團、亞信、新享等 200 多家云計算及配套企業。中衛市配套基礎設施環境
148、優良,地質較穩定,年均氣溫較低,數據中心可長時間用自然冷卻。風、光等可再生能源豐富,電力充足,電價較低。中衛市是西電東送通道的重要電源點和輸電節點,共擁有 12 座風電站、38 座光伏電站,可再生電力資源充沛。此外,政策對于產業發展提供資金保障,自治區財政每年安排 1 億元一般債券資金,支持數據中心集群重大基礎設施建設,對落戶寧夏的大數據、云計算等優勢企業,3 年內可按實際投入的 20%給予補助,最高不超過 300 萬元。中國信息通信研究院中國信息通信研究院 產業與規劃研究所產業與規劃研究所 地址:北京市海淀區花園北路地址:北京市海淀區花園北路 5252 號號 郵編:郵編:100191 電話:電話:010-68021321 傳真:傳真:010-68021321 網址:網址: