在数字时代,大型数据中心、超算中心、智算中心等多样化算力中心的规模保持高速增长,尤其是作为算力核心载体的数据中心,随着AI技术的快速发展与广泛应用,其耗电量也大幅增长。国际能源署(IEA)预测,全球数据中心的用电量可能从2022年的460TWh(太瓦时)飙升至2026年的1050TWh(1太瓦时相当于10亿千瓦时),在4年内翻一番。在国内,数据中心的用电形势一样严峻。来自生态环境部、工业和信息化部的统计数据显示,2021年我国数据中心耗电量达到2166亿千瓦时,2023年则突破了2600亿千瓦时。面对越来越大的用电压力,解决高耗能问题将成为推动数据中心高质量发展的关键举措之一。
对此,赛迪顾问电子信息产业研究中心分析师杨天宇有着相似看法。他认为,从产业特征来看,算力产业是传统的高耗能产业,我国数据中心行业耗电量每年以超过10%的速率增长,预计到2025年,我国数据中心行业用电量将超过3800亿千瓦时,占全社会用电量比例超过4%;从时代需求来看,随着大模型应用不断深入,算力需求爆发式增长,高算力设备应用不断拓宽,设备能耗快速提升,算力能耗问题也越来越突出。而绿色算力能够通过提高计算效率、降低能源消耗等手段实现算力的低碳节能应用,或将引领算力发展的下一程。
作为驱动社会经济数字化转型的新引擎,算力也是我国数字经济发展的新动能,其发展应与时代同步、与国家同频。2020年,我国正式提出“双碳”战略目标,力争于2030年前实现碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和,推进经济社会发展全面绿色转型。此后,绿色低碳、节能环保成为各产业布局的底层逻辑,而算力产业作为其中典型的高能耗产业之一,其发展必然要循着“双碳”路径向前,朝着节能降耗的绿色化方向演进。
在多重因素的综合作用下,顺应时代趋势、紧扣行业动向,绿色算力登上了历史舞台。
绿色算力是算力的绿色低碳发展追求,是算力高质量发展的重要目标,是一个动态演进的概念,其内涵和框架随形势与时俱进、不断丰富,并持续演进。目前,关于绿色算力尚无统一的公认定义,这与其自身的复杂性密切相关。虽然有研究机构尝试围绕算力的生产、运营、管理、应用的全过程对绿色算力进行了描述性定义,并结合新形势、新要求从算力设备、算力载体、算能协同和算用协同四个维度进一步丰富和完善亿德体育,但这也只能算作“一家之言”,进一步探究绿色算力的内涵,需要各界共同努力。
在接受本刊记者采访时,中关村协众创智信息产业促进会会长吕天文表示:“绿色算力是一个相对复杂的概念,我们对它进行研究或界定时,不仅要关注其内涵,还要注重其外延。要明确是否具备可持续、可计量、可回收、可评价等属性,以及算力能效比是否达到一定的阈值,这些都是我们研究绿色算力时需要着重考察的方向。”
绿色算力并非一时兴起之物,其发展有迹可循,早期萌芽可溯源至10多年前,彼时,以PUE(电能利用效率)为代表的xUE指标体系逐渐形成,数据中心能效管理水平被重点关注,绿色化自然也成为算力发展的内在要求。杨天宇表示:“从绿色算力的演进过程来看,早期经历的是PUE时代,此时,PUE是算力中心节能评价的唯一标准,节能算力相关产品快速涌现;之后,随着PUE要求越发严格,唯PUE评价体系难以评价IT设备能耗的问题越发突出,评价指标不断丰富,WUE(水资源利用效率)、CUE(碳利用效率)等能耗指标关注度不断提升,绿色算力发展进入新阶段。未来,随着绿色算力技术全面普及,源、储、荷等绿色算力全链条加速布局,绿色算力的赋能作用将越发显著。”
对此,吕天文则认为,绿色算力的发展大致经历了这样一个过程:2008年之前,算力发展是相对粗犷式的,缺少相应的衡量标准和评价体系亿德体育,谈不上“绿色”;2008年,云计算的概念开始广泛流行,数据中心整体规模随之不断增长,集群化发展渐成常态,从这时起,大家逐渐关注数据中心整体的绿色发展趋势,PUE等评价指标也开始出现;从2022年开始,PUE评价指标的适用范围从数据中心向智算中心扩展,算力中心的整体发展更加关注绿色。“针对绿色算力目前的发展情况,我觉得用‘渐入佳境’这个词来概括较为贴切。而在未来,绿色算力将成为一种常态化的存在,融入社会生产生活的各方面。”吕天文补充道。
近年来,不论是大模型引发的“百模大战”,还是基于模型发展衍生出的各色AI应用,背后都离不开算力的支撑。尤其在AI加速“出圈”“扩圈”的当下,“算力饥渴”现象愈加明显,各行业对绿色算力的需求也越来越大。
以我国为例,从绿色算力的“先锋”—液冷服务器的视角切入来看,根据IDC数据,2024年上半年中国液冷服务器市场规模达到12.6亿美元,同比高涨98.3%。IDC预计,2023—2028年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到47.6%,2028年市场规模将达到102亿美元。而这仅仅只是绿色算力市场的冰山一角。
为积极回应市场需求,提升绿色算力供给能力,我国各地区与绿色算力相关的产业项目也不断启动。例如,2023年11月,青海亿众“丝绸云谷”低碳算力产业园项目在青海海东市零碳产业园区正式启动,预计2025年完成一期项目建设,建成180MW液冷加余热回收型数据机房,约53352个标准机架;2024年12月,中国柴达木绿色微电网算力中心示范项目在青海省格尔木市揭幕,这是全球首个规模化使用清洁能源的万卡算力中心,100%采用绿电稳定供电,将智能计算与绿色能源紧密结合。此外,三江源绿电智算融合示范微电网项目、中核创新云计算绿色智慧数据中心园区项目等也不断落地,诸如此类的项目不胜枚举。
针对我国绿色算力的发展情势,杨天宇从不同角度进行了分析。从政府方面来看,一方面,我国政府不断加强顶层设计,通过优化算力中心布局、提高绿色能源利用率等方式,加快推动绿色算力发展;另一方面,政府充分利用绿色数据中心名单和绿色产品技术推荐名录等,对我国绿色算力发展进行指导,打造发展样板。从产业链方面来看,各环节企业加快液冷、间接蒸发冷却、电力模块等绿色算力相关产品研发和落地应用,助力绿色算力快速发展。从市场方面来看,绿色产品市场规模不断提升,以间接蒸发冷却为例,据赛迪顾问测算,2023年,我国间接蒸发冷却市场整体规模达到20.7亿元,同比增长19.7%。
绿色算力的发展是一项系统性工程,牵涉产业链的方方面面。当下,绿色算力“热”带动我国算力产业链企业发展产生了一些新的变化,其中,既包含新的机遇,也有新的挑战。
在杨天宇看来,机遇主要来自两个方面:一是推动技术创新,在绿色算力发展带动下,产品节能要求不断提高,推动了厂商对液冷、热管、间接蒸发等技术研发攻关;二是扩大需求空间,部分高能耗、低效率的老旧小机房的改造需求越发迫切,对绿色节能设备产品需求量大,推动了厂商出货量提升。就挑战而言,主要是技术研发需要大量资金投入,部分中小企业发展压力可能会增大,此外,新的绿色节能产品也需要对应标准来推动规范化发展。他认为,面对这些挑战,应当广泛推广跨界联合、创新平台等合作研发模式,降低企业研发压力,依托企业联盟等机构,加快新产品行业标准编制,推动产品规范化发展。
对于绿色算力产业链的发展,吕天文同样给予了重点关注,尤其是液冷技术在数据中心的应用方面。众所周知,数据中心IT设备在运行时会持续产生热量,制冷系统的主要作用是散热制冷,维持IT设备正常运行的环境条件,属于数据中心必不可少的基础设施。液冷作为新兴的高效制冷技术,在算力变“绿”的过程中,已从“可选”变成“必选”,成为影响数据中心高效节能的重要因素。
“从效率的角度看,液冷冷媒的热传导效率和比热容远高于空气,冷却效率比风冷要高数百倍甚至数千倍。从投资的角度看,间接式液冷数据中心建设投入的初始资金与传统的风冷型数据中心没太大差别,而且,经我们实际测试,液冷型服务器的使用寿命要远超普通的风冷服务器,后续运维也可节省一定的资金。”吕天文说,“我国在浸没式液冷方面的研究起步也很早,至今取得了一系列成果。综合来看,各种因素利好液冷企业发展。但其中有一点需要注意,与间接式液冷相比,浸没式液冷的市场应用比例较低,部分原因是服务器厂商在选择间接式液冷时,冷板可以直接覆盖在CPU或GPU上,而选择浸没式液冷需要重新进行设计,也就意味着要重新做生产线,对很多服务器厂商来讲,成本有点高。现阶段,我们需要推进间接式液冷和浸没式液冷协调发展。”
“整体来看,中国数据中心的液冷技术应用现在绝对是站在全球前沿,属于第一梯队。但同时也要清醒地认识到,我们的工作还存在一些不足。我认为,现在阻挡我国液冷发展的‘拦路虎’就是缺乏相应的标准支持,相关部门需要尽快研究制定。目前,液冷市场处于爆发的前夜,相关标准未来一旦出台并落地,可以预见,智算中心的制冷几乎都会转向液冷,液冷企业将获得巨大发展空间。”吕天文补充道。
在数字经济的战略棋盘上,绿色算力是一枚举足轻重的棋子,如何下好这步棋,发挥算力的更大价值,我们需要仔细思量,慎重打好“小算盘”。
杨天宇建议,未来,推动绿色算力高质量发展可以尝试从三个方面入手:一是加强绿色算力标准制定,推动新型绿色算力相关产品规范发展;二是聚焦制造、能源、交通等重要领域,优化涵盖“算力+算法”的绿色算力服务体系,激发绿色算力赋能效力,打造绿色算力典型应用;三是加快“源储荷”一体化零碳算力中心等绿色算力基础设施建设和绿色算力网络建设,提高绿色算力供给能力。
吕天文的看法与此不无相似之处,他认为,绿色算力的未来发展需要注重前期引导和后期监督。“推动政府制定并出台支撑标准来规范相关产品发展,尤其是液冷领域的标准,对于发展绿色算力非常重要,这是前期引导的关键点之一,也是我一直以来不断呼吁的一点。此外,我们还应在生产、应用绿色算力的过程中,对企业主体适当给予一定的回馈,为企业减负。这些回馈可以是多种形式的,目的在于引导企业自觉产生责任感,而不是将发展、购买绿色算力视为一种隐性的负担。待相关政策、标准完善并落地施行后,监管部门也要及时跟进补位,前后形成完整闭环,营造良好产业生态。”
从浅绿、中绿到深绿,直至完全的绿色,算力的绿色蜕变需要时间的沉淀,进而厚积薄发。跟随算力逐“绿”的脚步,我们将开启算力提质升级的新篇章。
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