国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告

1国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告单志广 何宝宏 张云泉 著国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告出品单位： 支持单位： 2编写委员会顾问： 陈润生 陈国良 郑纬民 袁国兴主编： 单志广 何宝宏 张云泉执行主编： 安 静 王海峰 张广彬编委： 沈文海 陈学斌 方 娟 贾海鹏 赖能和 袁 良 张延强 王丹丹 陈 栩 涂菲菲 刘 殷 戴 彧 宋心荣 舍日古楞 徐凌验 张 翼 李英浩特别鸣谢： 清华大学 益企研究院参编单位： 国家信息中心 信通院云大所 中科院计算所 清华大学 国家气象中心国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告 3国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告P04 “东数西算”定义和解读P08 前言P09 第一章 东数西算对算力新基建的影响 P10 数据中心布局向供需协调有序、综合能效优化演进P13 东数西算向时延要求低、存算要求高类型应用场景拓展P15 算力结构呈现多元算力协同、算网一体化发展态势 P16 产业链上下游集聚发展，生态体系逐步壮大完善P16 绿色低碳技术推广应用，清洁能源供给不断加大P18 新老节点加快有序衔接，强化算力网络智能调度P19 数字技能水平要求提升，技能人才需求不断凸显P21 第二章 算力新基建呈现的 10 大挑战和实践P23 算力基础设施化 保障资源多元供给P32 关键信息基础设施的安全性要求P36 信创产业化：国产化、自主化P38 算力设施整体能耗偏高，绿色低碳应用仍需持续推广P43 高密度 机柜功率密度提升P46 算力智能调度：跨区域、跨云、云边调度P50 多元算力 多样计算P52 算力服务成为新业态P54 原生应用：云原生、AI 原生P57 规模化和算网融合P63 第三章 展望·面向 2030 年的算力基础设施P64 数字文明时代加速到来，要求算力基础设施资源充沛、泛在普惠P65 隐私计算为代表的技术为组织间数据流通提供解决方案P67 可信隐私计算是未来数据要素化的理想技术方案之一P69 Web3.0 驱动规模化、泛在化的智能算力构建P71 第五范式 AI for Science 对算力的需求P73 大模型成为人工智能工程化重要方向，智能算力需求几何级增长P75 边缘创新与新兴应用P76 自动驾驶进入无人化新阶段，云边端高效协同目录 CONTENTS 4“东数西算”定义和解读一、东数西算工程今年 2 月，国家发展改革委会同中央网信办、工业和信息化部、国家能源局等有关部门，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏 8 地启动建设国家算力枢纽，并设立 10 个国家数据中心集群，正式启动“东数西算”工程，构建全国一体化大数据中心协同创新体系。与“西气东输”“西电东送”“南水北调”等工程相似，“东数西算”是一个国家级算力资源跨域调配战略工程，针对我国东西部算力资源分布总体呈现出“东部不足、西部过剩”的不平衡局面，引导中西部利用能源优势建设算力基础设施，“数据向西，算力向东”，服务东部沿海等算力紧缺区域，解决我国东西部算力资源供需不均衡的现状。“东数西算”定义和解读图片来源：https://www.ndrc.gov.cn/fzggw/jgsj/gjss/sjdt/202209/t20220923_1336061.html?code=&state=123 5国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告二、东数西算内涵“东数西算”是“全国一体化大数据中心协同创新体系”的一个下辖概念，而后者旨在推进技术、业务、数据融合，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的数据协同管理和服务，其实现方式不是固定不变的。因此，不一定过度强调“东数西算”，面对不同应用场景，还可能有东数东算、南数北算等模式，应因地制宜。但无论哪种模式，都有着共同的目标：一是促进数据中心资源最大化共享、流通和利用，二是通过数据中心的系统化布局，促进国家碳达峰、碳中和战略实现。三、东数西算与算力基础设施化 算力代表了对数据的处理能力，是数字化技术持续发展的衡量标准，也是数字经济时代的核心生产力。东数西算项目是促进算力、数据流通，激活数字经济活力的重要手段。东数西算首次将算力资源提升到水、电、燃气等基础资源的高度，统筹布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，助力我国全面推进算力基础设施化。算力基础设施化并不简单等同于算力总量的拉升。算力的基础设施化并不是简单的算力堆砌，当前各类机构的算力总量测算方式都是将各行业、各公司的私有算力进行累加，甚至还会加上手机终端等移动端的算力，这些算力确实能够服务一定的群体，但算力资源并不能面向全社会提供统一一致的服务。 6四、东数西算与绿色节能东数西算是促进绿色节能，助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段。目前东部算力需求旺盛，但东部地区在气候、资源、环境等方面不利于低碳、绿色数据中心的建设。通过算力基础设施的西部迁移，可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势，引导数据中心向西部资源丰富地区聚集，扩大可再生能源的供给，促进可再生能源就近消纳，加强数据、算力和能源之间的协同联动，助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展，完成碳达峰、碳中和目标。“东数西算”工程聚焦创新节能，在集约化、规模化、绿色化方面着重发力，支持高效供配电技术、制冷技术、节能协同技术研发和应用，鼓励自发自用、微网直供、本地储能等手段提高可再生能源使用率，降低数据中心电能利用率（PUE），引导其向清洁低碳、循环利用方向发展，推动数据中心与绿色低碳产业深度融合，建设绿色制造体系和服务体系，力争将绿色生产方式贯彻数据中心全行业全链条，助力我国在 2060 年前实现碳中和目标。五、“东数西算”工程“五个一体化”的目标建设东数西算把东部地区的非实时算力需求以及大量生产生活数据输送到西部地区的数据中心进行存储、计算并反馈。在其上则是希望构建更绿色、更平衡和更高效的国家算力网络体系，以满足新时代各行各业数字化转型、数字技术与生活场景加速融合所带来的海量计算、传输、存储需求，最大化实现数据中心产业绿色集约发展，推动资源统筹利用和西部数字经济建设。　 “东数西算”定义和解读 7国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告• 网络一体化 围绕集群建设数据中心直连网，建立合理网络结算机制，增大网络带宽，提高传输速度，降低传输费用。围绕集群稳妥有序推进新型互联网交换中心、互联网骨干直连点建设。• 能源一体化 从国家双碳战略整体规划出发，充分发掘西部丰富的风光等可再生资源，应对好可再生能源波动性问题，扩大清洁能源市场化交易范围，促进建立清洁能源消纳的市场化机制。从整体规划层面对数据中心集群进行统一能耗指标调配。• 算力一体化 在集群和城区内部的两级算力布局下，推动各行业数据中心加强一体化联通调度，促进多云之间、云和数据中心之间、云和网络之间的资源联动，构建算力服务资源池。• 数据一体化 建设数据共享开放、