国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数研究报告

国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数研究报告 清华大学全球产业研究院和林格尔绿色算力发展研究中心 2024年6月 课题组 组长：李东红王青 成员：王强韩雪娇李鸿昌杨主格 目录 一、国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数内涵2 （一）研究背景和意义2 （二）指数定义3 （三）指数设计原则4 二、国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估体系5 （一）算力设备高效性指标6 （二）算力设施节能性指标7 （三）算能协同清洁性指标9 （四）算用协同集约性指标10 三、国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估12 （一）绿色算力发展总指数12 （二）算力设备高效性评估16 （三）算力设施节能性评估20 （四）算能协同清洁性评估23 （五）算用协同集约性评估27 四、区域绿色算力发展展望32 （一）加快计算存储网络融合，稳步提升算效能力32 （二）推进新兴节能产品应用，多点发力促进能效提升32 （三）提升绿色用能比例，打造算能协同标杆示范33 （四）深化算力赋能支撑，打造算用协同标杆示范33 一、国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数内涵 （一）研究背景和意义 2024年2月，习近平总书记在中央全面深化改革委员会第四次会议上强调，“把绿色发展理念贯穿于经济社会发展全过程各方面”。绿色是高质量发展的底色，新质生产力本身就是绿色生产力。坚持绿色发展之路，是立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局的必然要求。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，但是算力带来高价值驱动力的同时，也不能忽视背后的高能耗问题，因此绿色算力应运而生。 绿色算力致力于推动包括算力设备、算力设施、算能协同、算用协同等全生命周期各环节的绿色化、低碳化，这是在持续高能耗形势下算力高质量发展的必然选择。随着绿色算力发展受重视程度的提高，全国各地对绿色算力发展水平进行量化评估变得日益迫切。在2023年在内蒙古和林格尔新区召开的中国绿色算力大会上首次发布《和林格尔绿色算力指数研究报告》，提出了以指数发起地区命名的全国性绿色算力发展水平评估指数体系。2023年底，五部委联合发布《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》提出，要建设统筹通用算力、智能算力、超级算力协同计算，东中西地区及大中小城市协同布局，算力、数据、算法协同应用，算力 和绿色电力协同建设，算力发展和安全协同保障，构建联网调度、普惠易用、绿色安全的全国一体化算力网。在此背景下，为更好地在绿色发展理念的指导下探索算力高质量发展道路提供实证依据，本次报告在去年的基础上，对绿色算力发展的重点区域——全国一体化算力网络国家枢纽节点片区开展评估，形成国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数。 通过构建国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数，总结和分析绿色算力发展特点及经验，挖掘绿色算力发展先进经验案例，将有助于从三方面推动我国绿色算力发展。一是对于国家层面，有助于引导产业发展方向，通过构建绿色算力发展指数，鼓励并引导产业朝着节能减排、高效利用资源的方向发展，推动算力产业向绿色低碳转型。二是对于地方层面，指数作为评估工具，能够系统性地评估不同区域在绿色算力实践上的成效，有助于各地区之间互相借鉴、取长补短、相互合作，推动地区绿色算力更好发展。三是对于园区和企业层面，指数的推出激励园区和企业探索和采用更先进的节能技术、可再生能源解决方案以及优化的运维管理措施，推动算力技术和服务的创新，加速绿色技术的应用落地。 （二）指数定义 国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数，是以推动 区域算力绿色化发展为基本出发点，聚焦算力设备、算力设施两大算力生产载体，算能协同、算用协同两类算力协同生态，针对绿色算力发展的高效性、节能性、清洁性、集约性进行量化评价，是衡量算力产业高质量、可持续发展能力的综合统计测度。该指数既是反映区域层面践行双碳战略成效的标志性指数，也是绿色算力支撑数字中国建设成效的结构性指数。 （三）指数设计原则 为全面贯彻落实新时代算力高质量发展要求，助推新质生产力加速形成，提升指数反映区域绿色算力特征、未来趋势的能力，国家“东数西算”枢纽节点绿色发展指数遵循以下原则进行优化完善。 一是引导算力供给侧高质量发展。算力供给侧高质量发展是新质生产力的重要组成部分和核心支撑力量。突出算力设备的高效性与算力设施的节能性，引导算力生产载体主动使用更多绿色节能产品，助力算力供给侧结构优化。 二是引导算力产业协同发展。算能协同是算力产业绿色化发展的关键命题，推进算力与能源侧的协同发展，将有效降低算力碳排。算用协同是算力产业绿色化可持续发展的必由之路，推进算力与需求侧的协同发展，将有效推进算力对千行百业的提质增效节能。 三是引导地方区域重视算力绿色化发展。当前业界已 推出围绕绿色算力的评估研究，着重于评估评价单体数据中心及服务器层面的能效、碳效，缺乏针对区域层面算力绿色化发展的综合性评估。区域层面是算力产业落地赋能的承载体，绿色算力发展指数将站位区域，重点评估东数西算枢纽节点区域层面算力绿色化发展的整体水平。 二、国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估 体系 根据上述指数设计原则，重点依托绿色算力发展 ECCI框架搭建国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估体系，涉及算力设备高效性、算力设施节能性、算能协同清洁性、算用协同集约性4个一级指标，以及19个二级指标。针对形成评价体系的一级、二级指标，通过基于专家打分法的层次分析法（AHP）方法，得到评价指标体系中每个一级、二级指标之间的相对权重。如图1为国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估体系。 图表1国家“东数西算”枢纽节点绿色算力指数评估体系 （一）算力设备高效性指标 算效CE，即数据中心算力与功率的比值，即“数据中心每瓦功率所产生的算力”，是同时考虑数据中心计算性能与功率的一种效率，单位为GFlops/W。数值越大，代表单位功率的算力越强，效能越高。该名词来源于工业和信息化部发布的关于印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》的通知。 存效SE，即数据中心存储规模与功率的比值，即“数据中心每瓦功率能支持的存储规模”，是同时考虑数据中心存储性能与功率的一种效率，单位为GB/W。数值越大，代表单位功率的存力越强，效能越高。 先进计算利用情况，指区域当前智能计算、高性能计算布局占比情况。通用计算能力、超级计算能力和智能计算能力共同构成了数据中心计算力的指标。区域内先进计算规模越大、比例越高，代表区域部署智能计算和超级计算的规模比例越高，提供高效智能的算力支撑能力越强，即算力设备绿色化程度越高。 先进存储利用情况，指应用全闪存阵列、SSD等先进存储部件，采用存算分离、高密等先进存储技术的整体情况。区域内先进存储规模越大、比例越高，代表区域先进存储技术的部署应用越广泛，算力设备绿色化程度越高。先进存储这一名词来源于工业和信息化部等六部门关于印发《算力基础设施高质量发展行动计划》的通知。 （二）算力设施节能性指标 年均电能利用效率（PUE），数据中心关键能效考核指标，即能源使用效率，指数据中心总设备能耗与IT设备能耗的比值。其中数据中心总设备能耗包括IT设备能耗和制冷、配电等系统的能耗，PUE越低表示能效水平越好，PUE越接近1，表明数据中心的电越多地用于数据中心的 算力生产中。按照全国一体化算力网络国家枢纽建设要求，八大算力枢纽区域PUE要达到1.3以下，十大集群节点PUE要达到1.25以下。该名词来源于国家发布的强制性标准GB40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》。 年平均算力水资源利用率（WUE），数据中心总耗水量与数据中心IT设备耗电量的比值，单位为L/kWh，一般用年均WUE值。WUE数值越小，代表数据中心利用水资源的效率越高。该名词来源于工业和信息化部等六部门关于印发《算力基础设施高质量发展行动计划》的通知。 绿色数据中心第三方认证情况，指区域内获得第三方评价机构绿色数据中心认证情况。区域内获得绿色认证的数据中心数量越多、占数据中心项目总量的比重越大，代表该区域更加注重数据中心的能效提升和绿色低碳发展，算力设施绿色化程度越高。 数据中心上架率，即以一年为周期，统计区域内所有数据中心实际使用机架数与总机架数的比值，反映数据中心的利用水平，又称数据中心利用率。该指标的最大值理论上为100%，表示数据中心所有已建成机架都已投入使用。目前，国家有关部门对数据中心上架率有明确要求。工业和信息化部印发的《新型数据中心发展三年行动计划 （2021-2023年）》中指出，到2021年底全国数据中心平均上架率力争提升到55%以上，到2023年底力争提升到 8 60%以上。该指标来源为工业和信息化部信息通信发展司编制出版的《全国数据中心应用发展指引》所建立的全国数据中心建设发展情况评价指标体系。 （三）算能协同清洁性指标 区域可再生能源发电量比例，即区域电网可再生能源发电量占比，是算能协同清洁性的关键指标。该指标的最大值为1，表示区域电网电能100％来自可再生能源。区域电网可再生能源发电量占比越高，可再生能源富集度越高，算能协同绿色化程度越高。 数据中心绿电采购应用比例，即以一年为周期，区域内数据中心绿电采购应用规模占区域内数据中心总用电量的比值，是算能协同清洁性的重要指标之一。绿电采购是数据中心等用电企业直接对接光伏、风电等发电企业，或售电企业、电网企业，购买绿色电能，并获得相应的绿色电力消费认证。 数据中心绿证采购应用比例，即以一年为周期，区域内数据中心绿证采购应用规模占区域内数据中心总用电量的比值，是算能协同清洁性的重要指标之一。绿证是国家对发电企业每兆瓦时非水可再生能源上网电量颁发的具有独特标识代码的电子证书。绿色电力证书市场将电力市场未能体现的绿色电力清洁价值通过价格机制体现，实现绿色电力消纳责任权重市场化流转。 源网荷储一体化数据中心项目用电比例，即以一年为周期，区域内源网荷储一体化数据中心项目用电量占数据中心总用电量的比值，是算能协同清洁性的重要指标之一。“源网荷储一体化”是一种可实现能源资源最大化利用的运行模式和技术，通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，促进供需两侧精准匹配，提高电力系统综合效率。 数据中心自建自用可再生能源电站发电比例，即以一年为周期，区域内数据中心自建自用可再生能源发电量占数据中心总用电量的比值，是算能协同清洁性的重要指标之一。 数据中心电力使用成本，即区域内数据中心用电价格。数据中心用电价格因地区、数据中心规模、用电量、政府补贴等因素而异。由于各地资源禀赋不同，数据中心用电电力价格也有所差异。未来，通过降低绿电成本、提供更多的政府补贴、完善市场机制等方式可进一步降低用电价格。 （四）算用协同集约性指标 区域企业上云率，是指该区域内，使用云计算服务的企业数量占该区域总企业数量的比例。该值越高，表明算力对于区域产业赋能作用更加明显，该区域企业在数字化转型、信息化建设以及业务创新方面积极性较高。上云率 是评估一个地区或行业数字化发展水平的重要指标之一，区域较高的上云率可以推动算力的需求和利用率的提高。 区域内应用服务平台建设情况，是指落地在区域的大型应用服务平台建设情况，通常用区域内应用服务平台数量来衡量。大型应用服务平台能够汇聚大量的用户和需求，形成规模化的算力需求，可以激发更为广泛的算力应用和创新，推动区域内算力资源的充分利用和优化配置。 龙头企业应用聚集情况，是指拥有显著的市场份额、技术优势或品牌影响力的企业在区域的集聚程度，通常用区域龙头企业数量来衡量。龙头企业应用集聚度越高，区域算力应用水平的提升带动能力越明显。 区域算力调度发展情况，是指区域内推进算力调度支撑区域内外算力应用的整体情况，是算用协同集约性的核心体现。主要涉及算力调度平台建设情况（数量、等级），以及可调度算力规模（含可支持区域内及跨区域业务的可调度算力）。区域已布局可用调度平台，则区域算用协同