算力，作为融合信息计算力、网络运载力及数据存储力于一体的新质生产力，已成为驱动数字经济发展的核心引擎，为数字中国建设提供了坚实支撑。不过，算力指数级的增长，使得算力基础设施对能源的消耗也在不断攀升。
国家能源局数据显示，2022年，全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时，占全社会用电量约3%。预计到2025年，这一比重将提升至5%，2030年全国数据中心耗电量将接近4000亿千瓦时，数据中心减排迫在眉睫。
在此背景下，中国信通院开放数据中心委员会联合包括联想在内的国内IT和CT领域多家行业权威单位，共同编纂了《绿色算力技术白皮书》。白皮书旨在梳理绿色算力技术创新发展态势，推动我国算力产业绿色高质量发展。
本期的《数智QA》，我们将以问答的方式，深入了解这份白皮书对于算力设施、算力设备及算力平台等各层次绿色技术发展动态的剖析。同时，细致探讨算力在推动行业绿色发展中的典型应用场景以及所面临的挑战和解决方案。
什么是绿色算力？
绿色算力是一个综合性的概念，它涉及到算力的生产、供给、服务等全过程的绿色低碳。具体来说，绿色算力即算力的绿色低碳追求，是算力高质量发展的重要目标，可通过融合推进算力生产、算力运营、算力管理、算力应用等层次的绿色化来实现。
绿色算力的目的是打通算力供需通路，完成算力产业用能转型、生产高效、应用和需求场景相匹配。随着绿色化理念在各层面的深化，以及技术的不断创新和进步，绿色算力正日益广泛地应用于各产业的智能化发展与实践。我国绿色算力体系正不断发展与完善，并逐步形成规模效益。
绿色算力有哪些特性？
全局性：算力与绿色低碳的深度融合发展，既需要财政、税收、金融、人事等各体系协同联动、支持配合，又需要产业内各领域间优势互补、汇聚合力。
先导性：绿色算力产业关联系数大，技术联代功能强，可有效带动数字经济发展，孵化高增长企业。
长期性：算力实现全面绿色发展是一项长期的综合性任务，需要稳扎稳打、循序渐进。
算力设施绿色技术发展呈现什么样的态势？
面向算力设施绿色技术发展，主要围绕供配电系统、制冷散热系统、储能系统三个部分展开。
供配电系统方面，绿电消费比例将稳步提升，电能传输效率有效提高。太阳能、风能、水能等可再生能源电力在数据中心的应用已是大势所趋。
储能系统方面，包括电池储能、氢储能、压缩空气储能等多种储能形式呈现多元化趋势。储能设备将具备安全可靠、生命周期内性价比高、环境友好、循环寿命长等优点。
制冷散热系统方面，自然冷却技术将快速发展，减少和避免使用机械制冷已成为数据中心减少能耗的关键。在AI算力需求推动下，液冷技术凭借制冷能效高、节约机房空间的优势，将在数据中心快速普及。
目前，主流液冷技术已覆盖风液冷混合、冷板液冷、浸没式液冷、喷淋式液冷等领域。相较而言，冷板式技术更为成熟，已在数据中心实现规模化商用。
以联想海神（Neptune™）温水水冷技术为例，该技术能够实现单机柜高密度水冷节点支持72 个，单机柜功率支持100kW以上。联想海神温水水冷技术通过整机柜全水冷无风扇设计，使服务器散热效率达98%，并实现90%的余热回收再利用，降低42%的能耗，数据中心PUE可降至1.1。同时，并行水路设计可降低CPU、GPU等设备的性能抖动，Linpack性能提升5-10%。
ThinkSystem SD650 V3服务器温水水冷动态演示
联想海神温水水冷技术全球部署已经超过7万套，广泛应用于高校、科研机构、政企等领域，为众多客户提供绿色、高效的算力解决方案，加速推动数据中心绿色可持续发展。
如今，联想温水水冷技术已成为我国推广高效节能技术的卓越实践与行业标杆，连续多年入选工信部《国家绿色数据中心先进适用技术产品名录》。2023年，该技术荣获联合国工业发展组织（UNIDO）Global Call2023全球方案征集活动能效优化赛道冠军（特等奖），再次获得行业认可，充分彰显联想服务器水冷技术领域领跑者地位。
算力设备的绿色技术发展有哪些趋势？
现阶段，针对算力设备的绿色技术发展，业界主要围绕服务器计算高效、先进存储、网络传输无损等方面进行研究。
其中，在服务器领域，产业从硬件指令集架构出发，以异构方式对服务器高效节能做出相应优化。而在产品形态上，建设高密度服务器也成为提升计算效率的重要举措。
除此之外，还可以通过管理工具加强对电源、风扇等其他硬件的控制力度来实现能源节约。如功耗封顶节能、动态调频调压、启动低功耗、智能能耗管理等。
联想从芯片、整机、系统等不同层次进行技术创新，在芯片级别做到了服务器的功率监控；使用业界最高运行效率的电源，并通过智能休眠技术，自适应动态调整工作电源状态；在服务器内部使用高效散热设计，均匀化散热器热流及流阻，采用航空涡轮设计技术，通过双马达冗余热插拔风扇，使风扇在较低转速下即可处于最高效率工作点，在增加散热的同时，节省能源。在系统层次上通过负载均衡技术、监控数据分析预测技术等实现自适应节能。
如何才能实现算力赋能应用的绿色化？
算力赋能是算力产业链的最终环节，是指将算力应用于金融、公交能、建筑、科研、互联网等领域，赋能千行万业实现能源效率提升、智能化转型推进及供应链优化。其中，绿色算力是算力在节能环保方向的进一步细化。
以科研领域为例，算力平台可应用算力资源管理、调度和均衡等技术，实现算力资源的动态化，达到绿色节能，节省科研成本目的。一些重要领域的计算、仿真、模拟也可以应用绿色算力，缩短研究周期，加速科研技术的创新和应用。
联想为上海交通大学计算中心打造的“思源一号”就是绿色算力赋能科研应用的典范。作为中国高校高性能计算排名第一的HPC集群，“思源一号”计算密度是通用数据中心的5倍，需要的机房面积不足通用机房的1/10，在联想温水水冷技术加持下，数据中心PUE降低至1.1左右，实现42%的节能减排，同时还利用余热回收技术，实现每年950吨的额外碳补偿。
绿色算力的发展还面临哪些挑战？对此，白皮书有哪些建议？
《白皮书》从政策保障、绿色能源底座支撑、绿色设备技术创新、绿色平台能力建设、应用场景价值等角度，全面总结了我国绿色算力发展面临的挑战，并提出了对应建议。
如在政策保障方面，当前存在以绿色算力为施策方向，针对软件平台高效集约、算法应用绿色低碳进行统筹规划的政策文件较少，缺乏全流程一体化规划设计等问题。白皮书建议在政策规划、标准制定等方面不断完善，指导和引领绿色算力高质量发展。
夯实绿色能源底座支撑方面，在提高清洁能源在电力结构占比的同时保证供电安全稳定、确保电力供需平衡、储能技术研发、能源并网、降低PUE指标等方面依然存在诸多挑战。白皮书建议全面夯实绿色算力底层基础，针对目前的问题和挑战强化技术创新，满足绿色算力能源需求。
