中國工程院鄔賀銓:從算網(wǎng)協(xié)同到算電協(xié)同 應(yīng)多措并舉優(yōu)化智算中心能效

3月19日消息(苡臻)3月19日-20日,以“攜手同行,共筑綠色未來”為主題,由中國國防郵電職工技術(shù)協(xié)會、中國通信企業(yè)協(xié)會通信網(wǎng)絡(luò)運營專業(yè)委員會主辦的“算電協(xié)同綠色發(fā)展及應(yīng)用跨行業(yè)生態(tài)論壇”在北京成功召開。

會上,中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會專家咨詢委員會主任鄔賀銓發(fā)表題為“從算網(wǎng)協(xié)同到算電協(xié)同”的主題演講。他指出,2024年全球總算力約1200 EFlops,超算占1~2%,通算占70~80%,智算占20~30%?!爸撬惚旧戆l(fā)展很快,但取代不了通算。”通算與智算都可兼有對方部分能力,但各自強項難以互相替代。算力是基礎(chǔ),云計算提供組織服務(wù)能力。

從能效來看,超算能效最低但其在總算力中占比僅1%~2%;通算能效還有很大改進空間,目前在總算力中約占70%,不過增長率不高。智算雖能效優(yōu)于通算和超算,但在總算力中占比增長很快,改進智算能效成為主要關(guān)注點。鄔賀銓表示,應(yīng)多措并舉優(yōu)化智算中心能效,主要表現(xiàn)為以下六點:

智算芯片方面,關(guān)注制造工藝、芯片架構(gòu)、軟件優(yōu)化、能源管理等;算法改進方面,關(guān)注剪枝量化、稀疏注意力、混合專家模型、知識蒸餾、混合精度等;智能運行方面,需根據(jù)負載來智能調(diào)整軟硬件實現(xiàn)能效調(diào)優(yōu),關(guān)注負載與資源的匹配、硬件資源動態(tài)調(diào)整、軟件調(diào)度適應(yīng)任務(wù)變化;致冷技術(shù)方面,關(guān)注從傳統(tǒng)風冷到氣流優(yōu)化,自然冷卻、液冷、相變材料的應(yīng)用等;算網(wǎng)協(xié)同方面,關(guān)注動態(tài)負載均衡、任務(wù)智能分發(fā)、智能路由調(diào)度等;

算電協(xié)同方面,他指出,智算中心用能具有高可靠性、高增長率、高潮汐性、瞬時沖擊、諧波影響等特點。策略的改進要關(guān)注需求響應(yīng)與負載調(diào)度、分布式能源與儲能、綠電的利用、微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等。

具體而言,需求響應(yīng)與負載調(diào)度,即算力中心根據(jù)電力市場的實時電價或電網(wǎng)負荷情況,動態(tài)調(diào)整計算負載,助力削峰填谷。一方面算力中心的電力成本可降低10%-30%,另一方面,算力中心可幫助減少電網(wǎng)峰值負荷5%-10%。

分布式能源與儲能系統(tǒng),即算力中心配備分布式能源(如太陽能、風能)實現(xiàn)部分能源自給,減少碳排放,還可配備儲能系統(tǒng),在電網(wǎng)負荷高峰時,儲能系統(tǒng)為算力中心供電,減少對主電網(wǎng)的依賴,同時降低電力成本。

可再生能源利用,例如,阿里巴巴張北數(shù)據(jù)中心充分利用當?shù)氐娘L能和太陽能資源,可再生能源使用比例超過50%,同時采用高效冷卻技術(shù)和智能能源管理系統(tǒng),年均PUE低至1.25,每年減少碳排放數(shù)十萬噸。

微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng),即算力中心接入微電網(wǎng)或能源互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)與周邊能源設(shè)施的協(xié)同優(yōu)化。微電網(wǎng)可將算力中心的能源利用效率提高10%-20%。

綠色電力采購與碳交易,即算力中心通過購買綠色電力證書或參與碳交易,提高可再生能源使用比例,并提升企業(yè)社會責任形象。

此外,他還提出針對電網(wǎng)側(cè)在算電協(xié)同中的措施。一是數(shù)據(jù)對接。算力中心的能源管理系統(tǒng)與電力部門的調(diào)度系統(tǒng)對接,實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交互。電力部門可提供電網(wǎng)負荷、電價、可再生能源發(fā)電量等信息,算力中心則反饋其負載需求和調(diào)整能力。

二是智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。通過智能電表和傳感器,電網(wǎng)可以實時監(jiān)控算力中心的電力消耗情況,及時調(diào)整調(diào)度策略。電網(wǎng)利用AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)預(yù)測算力中心的負載變化趨勢,并優(yōu)化電力調(diào)度方案。

三是需求響應(yīng)與負載管理。電網(wǎng)可以通過實施分時電價或?qū)崟r電價,引導(dǎo)算力中心在電網(wǎng)負荷低谷時段增加計算任務(wù),從而平滑負荷曲線。電網(wǎng)還可以與算力中心簽訂需求響應(yīng)協(xié)議,在電網(wǎng)負荷過高時啟動算力中心備用電源(如儲能系統(tǒng))以降低電網(wǎng)負載。

四是儲能系統(tǒng)的部署。電網(wǎng)可以部署大規(guī)模儲能系統(tǒng)(如鋰電池、抽水蓄能),在算力中心負載低谷時存儲電能,在負載高峰時釋放電能,平衡電網(wǎng)負荷。

五是可再生能源的靈活調(diào)度。電網(wǎng)需要提高對可再生能源(如風能、太陽能)發(fā)電量的預(yù)測精度,以便更好地匹配算力中心的負載波動。通過微電網(wǎng)或虛擬電廠技術(shù),電網(wǎng)整合算力中心周邊的分布式能源資源,實現(xiàn)靈活調(diào)度和優(yōu)化利用。

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2025-03-19
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