馬溪原，王鵬宇，錢琳，蔡田田南網數研院研發中心，南網大數據公司南方電網數字電網研究院有限公司電算協同背景與意義目錄目錄2Al的盡頭是能源，算力的盡頭是電力?！拔覀兇_實需要比之前認為的更多的能源，未來兩種重要貨幣是智能計算和能源”?！拔覀冃枰司圩?，或者更便宜的太陽能加上超大規模的存儲或其他技術，是那種從沒人真正規劃過的規模水平?！薄?024年達沃斯世界經濟論壇，奧特曼2025年，Al就會由缺“芯”轉為缺“電”?！?024博世互聯世界大會，馬斯克3用電量(用電量(億千瓦時)南方電網數字電網研究院有限公司隨著數字經濟飛速發展，到2035年，中國數據中心和5G總用電量將達6951-7820億千瓦時，將占中國全社會用電量5%-7%1。數字基礎設施將成為影響電力系統能量供需平衡的重要負荷。全社會用電量占比全社會用電量占比和考平圓二和考平圓二櫥調督罩衡二用電量(萬千瓦時)湖增情基量一6%中國2020-2035年5G能耗增長中國2020-2035年數據中心能耗增長中國數據中心用電需求預測(至2030年)2中國數據中心和5G總用電量(至2035年)3數據來源：1.國際環境保護組織綠色和平、工業和信息化部電子第五研究所計量檢測中心《中國數字基建的脫碳之路：數據中心與5G減碳潛力與挑戰(2020-2035)》,2021年5月42.中國電力發展促進會電力與算力協同發展專業委員會《電力與算力協同發展監皮書》,2024年8月3./2021/05/28/china-digital-infrastructure-carbon-emission-2035/3.4中國智算服務器計算能力與算力單位能耗與歐美英偉達等存在一定差距，導致建設相同算力的智算數據中心，需要更加高昂的建設和運營成本。測算數據顯示，萬P算力中心造價成本預計多花費34億元，運營成本每年多花費約2億元1。3333臺8卡服務器1250臺8卡服務器英偉達英偉達H100萬P算力集群單位：(億元)可提升點12共享UPS、柴發直流供電3新型算力配電網新型電價機制5綜合造價17.19/年9.325/年--全國一體化算力網建設中華人民共和國國家發屬和改革要員會門全國一體化算力網建設中華人民共和國國家發屬和改革要員會門算力調度體系、推動算力與綠色電力一體化融合，實現電算協同高質量發展。實施算力與電力協同項目國家發展改革委、數據局關于印統籌數據中心發展需求和新能源資源稟賦，開展算力、電力基礎設力協同運行水平，提高數據中心綠電占比，降低電網保障容量需求數據中心綠色低碳要求中華人民共和國中央人民政府s布局，國家樞紐節點數據中心項目電能利用效率不得高于1.2。國家樞紐節點新建數據中心綠電占比超過80%。o一、電算協同背景與意義南方電網數字電網研究院有限公司電算協同：“西電東送”與“東數西算”戰略全方位、深層次的協同，是落實國家重大戰略的迫切要求?！皷|數西算”工程分布“西電東送”示意“東數西算”工程分布京津唐樞綠樞綠京津算張家口座群寧夏柜細柜組寧夏柜細北部通道中部通道南部通道長三角地區北部通道中部通道南部通道長三角柜理貴州柜級柜理貴州柜級重慶集群壽港溪重慶集群框細超關集群框細超關集群17南方電網數字電網研究院有限公司目錄目錄8總體目標：數據中心節能降耗，促進數據中心綠電消納，提升算力電力協同運行水平。分布式資源新能源集群(風電場、光伏電站)新型電力系統9對外對內數據中心對外對內分布式資源IT設備分布式資源光伏風電光伏芯片機柜柴發制冷系統其他系統主板風扇照明1風扇器高壓配電器高壓配電低壓配電電池二、電算協同基本原理與路徑南方電網數字電網研究院有限公司對內綠色高效算力中心關鍵技術與裝備研制綠色高效算力中心關鍵技術與裝備研制元器件級：√低功耗高性能芯片研制裝備級：√高效能算力服務器√高效能分布式存儲裝備√高效能制冷裝備研制√數字化柔性直流算力裝備調控方法：√異構算力精準感知與控制技術√分布式存儲節點自適應伸縮技術√制冷系統自適應熱管理控制技術√冷卻需求AI算法預測數據中心算力節點源網荷儲一體化數據中心算力節點源網荷儲一體化對外算力節點源網荷儲可靠供電技術算力節點源網荷儲可靠供電技術源分布MS%境屋授光伏車桂光伏，發電機等發電設備網保安負荷：如T設備(基站沒備)等菏分布式儲能EMS系統決設備，包括電化學儲能、M沖店等 南方電網數字電網研究院有限公司傳統冷凍水系統節能12%。節能節能溫材料即力能耗占70%液沖電氣系統能耗占21%節稻變壓漏/高壓直流光伏/同能/儲能其他能耗占8%理平臺風房能耗換浸沒式液冷原理及裝備南網大數據公司自研裝備氟泵空調模塊化機柜CFD熱仿真封閉冷鉛通道NX1節能變壓器光伏智能照明光伏智能照明體能體能自然光照明自然光照明當前高效供電方式一巴拿馬系統六移相變壓器36脈波整流器◆半控整流，THD高達8%◆工頻開關，動態特性差◆不適用于直流配網◆到板峰值效率92%值效率η=92%+◆電網負荷小◆適應未來全直流供電數據中心發展趨勢◆超高頻開關，動態特性優越◆到板峰值效率峰值效率98%高效中間母線電源峰值效率97%輕載DCX休眠增效切換開關兼容口使用相同云服務：2VCPU,4GB內存阿里云：負載(Sort)運行時間為226秒，所用費用：0.45元/小時*(226/3600)=0.03元華為云：負載(Sort)所用費用：0.4元/小時*(187/3600)=0.02元異構異屬算力缺少算力的統一計量標準現有算力計量方法是供給側計量(按時長計費)不繡鋼管架空地線鋁合金絲架空地線填充油音延長桿哪連提頭預絞絲度度(2)“線”關鍵技術：跨域數據中心直連高速通訊網絡技術超高速收發超高速收發設備原型備原型光幅璃由示意國石治給發a路由2(新理)aLCC素材來源：鵬城國家實驗室二、電算協同基本原理與路徑南方電網數字電網研究院有限公司里新能源集群(風電場、光伏電站)發電二、電算協同基本原理與路徑南方電網數字電網研究院有限公司數據中心設計規范電源要求數據中心設計規范電源要求中華人民共和國國家標準PP數據中心設計規范電源系統要求：8.1.7電子信息設備宜由不間斷電源系統供電。8.1.12A級數據中心應由雙重電源供電，并應設置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發電機組，也可采用供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路。201705-04發布2018-01-01實施中華人民共和國住房和城鄉建設部算力中心的建設成本除IT設備及土建工程外，電氣系統(變配電、外電、柴發、不間斷電源)和暖通系統合計成本占比最高，一般超過總成本的50%以上，以某數據中心B為例，基礎設施總建設成本為8.49億元，暖通占總成本25.04%,電氣部分(變配電、外電、柴發和不間斷電源)占總成本的數據中心A數據中心B_5%_5%南方電網數字電網研究院有限公司削峰填谷削峰填谷能源、負荷特征d能源、負荷特征d算力時間轉移電力供應電力消耗算力時間與空間轉移電力供應電力消耗算力-電力互動差輔助服務算力空間轉移輔助服務互動調節元素DAGlobslobHeterogeneitySchw數據中心，從而使南通機房相關電力負荷下降約100千瓦，約150千瓦時電量轉移至張北機房，提高了該時段華北電網可再DAGlobslobHeterogeneitySchw·全球范圍內首次實現了數據中心和電力系消納為目標的協同調度；·國內首次跨區域“算力·電力”優化調度驗證實驗。N△O口Nw△N△O口Nw△·算力負荷可隨智算任務在數據中心間轉移而轉移。A機房服務器(1)功率平均值(kw)算力轉移結束OO-平均值-二、電算協同基本原理與路徑南方電網數字電網研究院有限公司 0CPU占用率算力轉移結束 存儲磁盤占用率結論：1)算力任務過程中，對接受任務服務器CPU占用率較高；2)算力任務轉移后，GPU功耗、內存、存儲磁盤和顯存占比顯著提高。01算力轉移開始顯存占比算力轉移結束 南方電網數字電網研究院有限公司節點1的電力計平電力能酒及橫規劃算力中心交互節點交互節點算力中心電力能酒及橫規劃算力中心交互節點系統用戶平臺應用服務于大統銜力家庫系線及方旅生戶系所大數據場景中中史電算協同感知網絡震置力震置力中心電中心電網供應電力供電網供應甲算網配套電力配套 、電算協同基本原理與路徑南方電網數字電網研究院有限公司“東數西算”工程分布和林格爾集群和林格爾集群津算蛋家口集群中衛集群班蛋家口集群中衛集群慶陽集群蕪油集群天府集群算力節點中部通道電力節點三角生態綠色一體化發屬爾范區集群天府集群算力節點中部通道電力節點重慶集群超關集群責安集群算力網絡算力節點責安集群電力網算力網“西電東送”+“東數西算”二、電算協同基本原理與路徑電力算力協同第一性原理(本質)是“經濟-綠色-可靠”三者之間“三角”不可能難題。算力用戶需求：(1)可靠：算力(低時延、準確率);(2)經濟：低算力價格算力運營商要求：(2)經濟：低用電成本、低能耗設備(PUE低)(3)綠色：新能源等綠電占比提高對電網公司要求：(1)安全可靠：供電可靠性、電能質量(2)經濟：利用算力可調節靈活特性，挖掘調節支撐電網潛力(3)清潔低碳：新能源消納電力算力網絡協同技術譜系工電算協同交易電算協同調度·電算融合的算能計量技術·電算協同交易電算協同調度·電算融合的算能計量技術·電網友好型數據中心技術·算網協同調度引擎與算法·電力智算節點異構GPU池化與融合管控約化·電力網-算力集群-通信網絡協同規劃·數據中心高速直連通信技術技術·確定性電算網絡技術及裝備·分布式云本體安全防護技術·綠色高效算力中心技術與裝備·電力市場機制引導下的算力交易技術·電算市場協同關鍵技術、商業模式及交易平臺南方電網數字電網研究院有限公司目錄目錄三、近期重要進展南方電網數字電網研究院有限公司8月29日，2024中國國際大數據產業博覽會成功舉辦。南方電網公司聯合中國電力企業聯合會、中國信息通信研究院在貴陽舉辦“電力算力協同暨電力數據要素市場發展”交流活動，發布《電力算力協同行動計劃》?！峨娏λ懔f同行動計劃》發布現場《電力算力協同行動計劃》10項重點任務：一一是創新突破電算能耗模型、通感算一體高速通信、算力計量、電算協同定價交易和結算等協同規劃、協同建設、協同調度、協同交易“4”類關鍵技術。二是孵化高效能算力服務器等綠色高效算力設備，以及電算協同調度交易平臺“2”類關鍵產品。三是建設“源網荷儲“一體化零碳數據中心集群、電算協同區域數據中心集群、大范圍協調互濟算力網、跨行業電算協同等“4”個工程示范。以“清潔瓦特”催生“綠色比特”以“充裕瓦特”支撐“規模比特”以“高效瓦特”助力“能效比特”三、近期重要進展南方電網數字電網研究院有限公司電力算力協