如何打造完整的綠色算力體系?

中國(guó)IDC圈
隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)以及人工智能技術(shù)的蓬勃興起,算力已成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與創(chuàng)新的關(guān)鍵力量。然而,伴隨算力需求的爆發(fā)式增長(zhǎng),智算中心的能源消耗與環(huán)境影響日益凸顯,促使從業(yè)者不得不重新審視算力發(fā)展的模式與路徑。

本文來(lái)自中國(guó)IDC圈。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)以及人工智能技術(shù)的蓬勃興起,算力已成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與創(chuàng)新的關(guān)鍵力量。然而,伴隨算力需求的爆發(fā)式增長(zhǎng),智算中心的能源消耗與環(huán)境影響日益凸顯,促使從業(yè)者不得不重新審視算力發(fā)展的模式與路徑。如何在保障算力充足的同時(shí),實(shí)現(xiàn)其發(fā)展的綠色化和可持續(xù)性,成為智算產(chǎn)業(yè)當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。

智算時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展壓力

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谷歌母公司Alphabet董事長(zhǎng)約翰·漢尼斯在接受采訪時(shí)表示,一次大語(yǔ)言模型對(duì)話(huà)的成本,是一次谷歌搜索的10倍以上。這也意味著,隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,AI運(yùn)行所需要的能源消耗也將遠(yuǎn)超過(guò)往的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

Goldman Sachs的一份報(bào)告預(yù)估,在人工智能發(fā)展的推動(dòng)下,2023-2030年,美國(guó)數(shù)據(jù)中心電力需求將以15%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng),數(shù)據(jù)中心用電量占美國(guó)總用電量的比重將從目前的3%提高至2030年的8%。

其他國(guó)家的算力發(fā)展同樣面臨著能源挑戰(zhàn)。媒體調(diào)研表明,英國(guó)未來(lái)10年人工智能用電量預(yù)計(jì)將飆升500%,瑞典的數(shù)據(jù)中心用電量將在10年內(nèi)翻一番。沙特、愛(ài)爾蘭和馬來(lái)西亞建設(shè)規(guī)劃中的數(shù)據(jù)中心如開(kāi)足馬力運(yùn)行,其用電量將超過(guò)這些國(guó)家現(xiàn)有可再生能源的發(fā)電量。

國(guó)內(nèi)的算力基礎(chǔ)設(shè)施同樣面臨著能耗高企的問(wèn)題。據(jù)中國(guó)IDC圈不完全統(tǒng)計(jì),截止2024年5月下旬,中國(guó)大陸共有智算中心283座,已覆蓋中國(guó)大陸所有省、自治區(qū)和直轄市。其中有規(guī)劃算力規(guī)模統(tǒng)計(jì)的智算中心項(xiàng)目177座,總算力規(guī)模達(dá)到36.93萬(wàn)PFlops。

雖然我國(guó)新能源發(fā)電量已占全球過(guò)半,并且通過(guò)“東數(shù)西算”工程優(yōu)化數(shù)據(jù)中心布局和清潔能源供給能力,但智算中心建設(shè)持續(xù)火爆,能耗壓力只增不減,對(duì)我國(guó)的3060碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。且從綠色可持續(xù)發(fā)展的要求來(lái)看,算力的綠色轉(zhuǎn)型還面臨著水資源、能效、運(yùn)營(yíng)管理等眾多難題。

綠色算力體系的三大支柱

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綠色算力的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在降低數(shù)據(jù)中心能耗、可再生能源電力成為主要電力來(lái)源、智慧能源管理為數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展提供有效助力等方面。

01

綠色用電

毫無(wú)疑問(wèn),提高可再生能源在數(shù)據(jù)中心電力供應(yīng)中的比例,從根源上減少碳排是實(shí)現(xiàn)綠色算力的首要任務(wù)。據(jù)預(yù)測(cè),到2030年,我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量將超過(guò)3800億度,如不采用可再生能源,碳排放量將超過(guò)2億噸。

《深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程加快構(gòu)建全國(guó)一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見(jiàn)》提出,到2025年底,綜合算力基礎(chǔ)設(shè)施體系初步成型,算力電力雙向協(xié)同機(jī)制初步形成,國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)新建數(shù)據(jù)中心綠電占比超過(guò)80%。

算力電力雙向協(xié)同是推動(dòng)算力綠色化轉(zhuǎn)型的重要機(jī)制之一。算電協(xié)同措施包括提升電網(wǎng)的智能化水平、增加新能源占比,鼓勵(lì)算力基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)部署儲(chǔ)能設(shè)施、錯(cuò)峰用電,通過(guò)市場(chǎng)協(xié)調(diào)機(jī)制,提升數(shù)據(jù)中心的能源利用效率和清潔能源比例。

02

全生命周期優(yōu)化運(yùn)營(yíng)

除綠色用電之外,打造綠色智算體系,需貫穿設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)到退役的全生命周期。在設(shè)計(jì)階段,采用模塊化、預(yù)制化方案減少材料浪費(fèi);建造時(shí)優(yōu)選環(huán)保材料與施工工藝;運(yùn)營(yíng)期間,實(shí)施精細(xì)化運(yùn)維管理,確保持續(xù)優(yōu)化;退役階段,則需考慮設(shè)備回收與再利用,形成閉環(huán)。

智能管理系統(tǒng)是綠色智算體系不可或缺的一部分。通過(guò)引入AI算法優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)維護(hù),實(shí)現(xiàn)能源的動(dòng)態(tài)調(diào)配與負(fù)荷預(yù)測(cè),可以進(jìn)一步提升能效。微軟Azure數(shù)據(jù)中心通過(guò)負(fù)載平衡技術(shù),使得負(fù)載從10%增加到40%時(shí),功耗只增加1.7倍,有效降低了能耗。

智能系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的能源和資源使用情況,通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)未來(lái)的使用趨勢(shì),并自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),以達(dá)到最佳的能源使用效率,可以大幅優(yōu)化PUE(功率使用效率)、WUE(水使用效率)和CUE(碳使用效率)等指標(biāo)。

03

標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)體系

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展,需要從全生命周期的視角出發(fā),優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能效管理和綠色評(píng)價(jià)機(jī)制。評(píng)價(jià)體系不僅要包括傳統(tǒng)的PUE、WUE、CUE等指標(biāo),也要綜合考慮低碳建設(shè)、優(yōu)化工藝、環(huán)境影響、能源結(jié)構(gòu),并將算力能效、算力碳效納入其中,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心向更高的能效比和算力產(chǎn)出率邁進(jìn)。

京津冀地區(qū)在這一方面處于全國(guó)領(lǐng)先地位。北京市在數(shù)據(jù)中心綠色化方面采取了一系列有力措施,先后發(fā)布《北京市低效數(shù)據(jù)中心綜合治理工作方案》、《數(shù)據(jù)中心能源效率限額》等規(guī)劃和地方標(biāo)準(zhǔn),從標(biāo)準(zhǔn)的制定到檢測(cè)管理,全面提升了地區(qū)數(shù)據(jù)中心的綠色化水平。

河北省作為綠色資源豐富的地區(qū),與京津兩地協(xié)同合作,在數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格遵循綠色化標(biāo)準(zhǔn),力求實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和環(huán)境的低影響,支撐區(qū)域數(shù)據(jù)中心節(jié)能低效標(biāo)準(zhǔn)的落地與實(shí)施,樹(shù)立了區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估體系建設(shè)與實(shí)施典范。

綠色算力體系的建設(shè)也離不開(kāi)行業(yè)的積極參與。一方面企業(yè)可以通過(guò)算力綠色撰寫(xiě)為企業(yè)帶來(lái)節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益,還可以提升企業(yè)社會(huì)責(zé)任形象與競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面行業(yè)相關(guān)組織也應(yīng)該積極進(jìn)行發(fā)展方向探索和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定,從技術(shù)和理論角度指引產(chǎn)業(yè)的綠色化發(fā)展。

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在“雙碳”目標(biāo)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重背景下,數(shù)據(jù)中心全生命周期綠色算力評(píng)估體系的建設(shè)是算力產(chǎn)業(yè)邁向可持續(xù)發(fā)展的重要一步,是算力產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)責(zé)任的多重體現(xiàn)。通過(guò)全生命周期視角下的系統(tǒng)性構(gòu)建,綠色算力評(píng)估體系將為推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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