互联网行业未来网络白皮书：算网能一体化白皮书（2024版）

LZtWcVhW3YaZuYkZ7NcM6MsQqQoMtOiNpPwOjMrRmP6MpNrQuOmQtRwMqMoM 编委会 专家指导组成员 刘韵洁 中国工程院院士、紫金山实验室首席科学家 罗必雄 中国能源建设集团首席科学家，电力规划设计总院院长 张力 中国电力工程顾问集团有限公司首席科学家 李刚 中国电力工程顾问集团有限公司中电海洋能源工程技术研究院院长 孙斌 中国电力工程顾问集团有限公司副总工程师 史磊 中国电力工程顾问集团有限公司中电碳中和发展研究院副院长 句赫 中国电力工程顾问集团有限公司中电数据与信息研究院院长 黄韬 北京邮电大学教授 编制组成员 中国电力工程顾问集团有限公司 冯运超、李舒涛、周倩、吴冬、杨天翔、何应东、吴晓帆、仝超、李晓宇、刘建伟 北京邮电大学 谢人超、唐琴琴、文雯、李硕、胡珉昊、李敏宽、孙思齐 紫金山实验室 彭开来、汤雅婷、邵子豪、刘辉、张翔、邱伟、贾庆民 I 前 言 随着算力网络的飞速发展，数据资源存储和算力的需求爆发式增长，算力网络自身的能耗和碳排放激增，传统算力网络缺乏有效的绿色计算策略，在面对能源的波动性和不可预测性、能源交易与算力交易难以协同等挑战时存在明显不足，难以优化算网与能源基础设施和应用的时间和空间布局，无法匹配实时与非实时、可变与刚性的能源供给和算力需求。因此，“算网”和“能源”如何协同创新，以支撑能源智能生产调度体系，实现源网荷互动、多能协同互补及用能需求智能调控，是当前业界面临的重要课题，也是国家“东数西算”和“双碳”战略的攻关指向。 在算电协同的思想指导下，为实现绿色计算，解决算力网络能耗和碳排放过大的问题，需要聚焦算电协同中的源网荷储，在算力网络的基础上考虑能源要素，因此推出了算网能一体化这一概念。本白皮书首先详细阐述了算网能一体化的发展背景、参考架构、关键使能技术，同时介绍了算网能一体化的典型应用场景，并探讨了算网能一体化发展面临的挑战和发展建议。目前，工业界和学术界对算网能一体化的研究尚处于起步阶段，并仍处于快速发展之中，因此本白皮书还存在需要不断完善的地方，真诚地企盼读者批评指正。 《算网能一体化白皮书》是算网能系列白皮书之一，该系列后续拟推出以下白皮书： a)《算网能智一体化发展白皮书》 II b)《算网能一体化运营白皮书》 c)《物联网算网能一体化白皮书》 d)《算网能智能优化白皮书》 e)《算网能一体化服务拓展白皮书》 f)《算网能开放性服务发展白皮书》 《算网能智一体化发展白皮书》：聚焦于智能化发展方向，主要探讨如何通过人工智能和机器学习等技术提升算网能一体化的智能化水平。此白皮书旨在为智能调度和管理提供创新方案。 《算网能一体化运营白皮书》：关注算网能一体化的实际运营和管理，讨论运营中的具体挑战和解决方案，提供实际操作指南和最佳实践案例。 《物联网算网能一体化白皮书》：探讨物联网技术在算网能一体化中的应用，研究如何通过物联网实现更高效的数据收集、传输和处理，以支持算力和能源的协同优化。 《算网能智能优化白皮书》：专注于智能优化技术，研究如何利用算法和技术手段实现算力和能耗的最优化配置，提升系统的整体效率和可持续性。 《算网能一体化服务拓展白皮书》：讨论算网能一体化在不同服务领域的拓展应用，探索如何通过服务创新拓展应用场景，实现更广泛的行业覆盖和用户需求满足。 《算网能开放性服务发展白皮书》：研究开放性服务的框架和模 III 式，探讨如何通过开放平台和标准化服务实现算网能一体化的更大规模应用和推广，促进产业生态系统的形成。 通过以上白皮书，希望能够系统性地解决算网能一体化面临的各种问题，从智能化发展、运营管理、物联网融合、智能优化到服务创新和开放性服务，每个方面都有较为详细的探讨和指导，为行业提供全面的参考和支持。 IV 目 录 前 言 ..................................................................................................... I 目 录 .................................................................................................. IV 一、 算网能一体化背景 ....................................................................... 1 1.1 算网能一体化概念和特征 ........................................................ 1 1.2 算网能一体化研究意义 ............................................................ 4 1.3 需求分析 .................................................................................... 9 1.3.1 国家战略需求分析 ......................................................... 9 1.3.2 产业发展需求分析 ........................................................ 11 1.3.3 技术演进需求分析 ....................................................... 13 1.3.4 用户需求分析 ............................................................... 14 1.3.5 功能需求分析 ............................................................... 15 1.4 算网能一体化发展目标 .......................................................... 17 二、算网能一体化架构 ......................................................................... 21 三、算网能一体化关键技术 ................................................................. 25 3.1 算网能资源感知模型 ...............................................