中国绿色算力发展研究报告（2024年）-中国信通院

中国信息通信研究院产业与规划所 内蒙古和林格尔新区 2024年6月 中国绿色算力发展研究报告 （2024 年） 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院、内蒙古和林格尔新区，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院、内蒙古和林格尔新区”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前 言 习近平总书记强调，绿色发展是高质量发展的底色，新质生产力本身就是绿色生产力，必须加快发展方式绿色转型，助力碳达峰碳中和。算力作为一种新质生产力，已成为推动数字经济发展的核心力量，但是随着计算和存储需求大幅提升，算力的能源消耗和温室气体排放也持续增长，发展绿色算力已经成为我国建设数字经济底座设施和展现节能减碳大国担当的重要命题。2024 年是“十四五”规划目标任务的关键一年，在政策、产业、技术多重因素引导下，我国绿色算力围绕着算力生产、供给、运营、应用的全过程，积极推进算力设备、算力载体、算能协同和算用协同等多个环节绿色化发展，取得了以下相关进展。 在算力设备绿色化方面，我国算力设备整体效能不断提升。通过芯片制造封装工艺技术进步以及处理器架构创新提升单芯片性能，运用先进存储、存算一体、无损网络融合等技术促进计算存储网络协同等方式，我国算力设备整体效能不断提升。 在算力载体绿色化方面，我国数据中心单机架耗电量及 PUE 持续降低。截至 2023 年底，我国数据中心 810 万在用标准机架总耗电量达到 1500 亿 KWh，2023 年全社会用电量 92241 亿千瓦时，数据中心在用标准机架总耗电量占全社会用电 1.6%，数据中心碳排放总量为 0.84 亿吨。2023 年我国数据中心平均电能利用效率（PUE）为 1.48，与 2022 年的 1.54 相比有进一步下降。中西部地区绿色数据中心发展 迅猛，入选“国家绿色数据中心”数量占比从第一批占比 26.6%增长到第五批的占比 46%。 在算能协同绿色化方面，积极探索多种方式推动算力和能源协同发展。目前，我国积极探索通过算力布局选址靠近能源侧，提升可再生能源利用率、推进绿电和绿证交易、采用储能和微电网等先进技术以及建设综合能源与算力协同调度系统等方式推动算力和能源协调发展，当前我国数据中心参与绿电绿证交易规模持续扩大，算能协同发展仍有较大潜力空间。 在算用协同绿色化方面，不断推进绿色算力赋能千行百业。在绿色算力的支撑下，数字技术与电力、工业、建筑、交通等重点碳排放领域深度融合，减少能源与资源消耗，促进传统产业能源优化、成本优化、风险预知及决策控制，整体上实现节能降本提质增效。在绿色算力发展带动下，新一代人工智能算力基础设施的包容性、普惠性、安全性、共享性及节能性进一步增强，公共算力服务平台建设加快推进，算力的公共性与普惠性进一步带动数字化转型和智能化升级。 2024 年报告在 2023 年的基础上，进一步完善绿色算力相关内涵和发展框架，加强了全球和我国绿色算力发展的研究，客观评估全国一体化算力网络国家枢纽节点的绿色算力发展水平，给出区域绿色算力实践案例，希望为推进绿色算力技术、产业及应用发展提供参考。 报告仍有诸多不足，恳请各界批评指正。 目 录 版权声明 .................................................. 1 前 言 ........................................................ 1 一、绿色算力发展背景及内涵框架 ................................ 1 （一）新形势下催生绿色算力发展新要求 ..................... 1 （二）绿色算力内涵和发展框架不断演进 ..................... 2 二、 绿色算力总体发展取得新进展 ............................... 6 （一）宏观政策环境 ....................................... 6 （二） 中观产业动态 ..................................... 13 （三） 微观企业实践 ..................................... 16 三、 算力设备绿色化发展态势 .................................. 18 （一） 算力设备绿色发展总体情况 ......................... 18 （二） 芯片：工艺和架构创新驱动芯片产品实现高效降耗 ..... 21 （三）服务器：整机性能优化及动态节能管理助力降低能耗 .... 22 （四）存储：效率和密度不断优化升级引领绿色节能方向 ...... 23 四、 算力载体绿色化发展态势 .................................. 25 （一） 算力载体绿色发展总体情况 ......................... 25 （二）制冷：液冷和自然冷源利用成为降低能耗的重要手段 .... 31 （三）供配电：降低传输损耗是供配电系统节能重点方向 ...... 33 （四）运维：智能化能效管理助推数据中心迈向精准节能 ...... 34 （五）资源回收：回收技术助力绿色算力变碳为能 ............ 35 五、 算能协同绿色化发展态势 .................................. 36 （一） 可再生能源利用：有效降低算力基础设施碳排放 ....... 36 （二） 绿电绿证交易：全面推动算力产业绿色用能 ........... 39 （三） 储能和微电网：显著提升能源供应安全稳定性 ......... 42 （四）算能协同及算力调度：促进算力和能源协同联动调度 .... 44 六、 算用协同绿色化发展态势 .................................. 47 （一）算用协同赋能产业绿色低碳转型 ...................... 47 （二）算用协同赋能居民低碳环保生活 ...................... 49 （三）算用协同赋能城乡绿色智慧发展 ...................... 49 七、 绿色算力区域发展成效 .................................... 51 （一）东部国家枢纽节点：加强算力高效利用提升绿色算力水平 51 （二）西部国家枢纽节点：充分发挥资源优势打造绿色算力产业 53 八、 趋势展望与发展建议 ...................................... 55 （一）创新引领，加强绿色算力技术研发产品应用 ............ 55 （二）政策保障，优化绿色算力发展政策支持环境 ............ 55 （三）产业筑基，构筑绿色算力产业协同服务生态 ............ 56 （四）算能协同，强化绿色算力与能源协同发展 .............. 57 （五）算用融合，