未来已来：算力网络、能耗与可持续性的交汇点

• 发布时间：2023-12-09 04:50:18文章来源：中国新金融网6849   

近期，《人民日报》刊发的评论文章中提到，算力已经像水和电一样，成为我们生活中必不可少的公共基...

近期，《人民日报》刊发的评论文章中提到，算力已经像水和电一样，成为我们生活中必不可少的公共基础资源。无论是手机、个人电脑，还是服务器、超级计算机，算力的应用已经渗透到我们日常生活的方方面面，服务于各行各业。然而，我们应该意识到，算力并不仅仅是计算机硬件的运算能力，更是一种基于计算的服务能力。只有将全国各地零散的算力资源连接起来，形成一个统一调度的算力网络，我们才能实现一点接入、即取即用的便捷性。

这次官方媒体将算力网与水、电等公共基础资源相提并论，突显了算力作为先进生产力的重要地位。但是，目前市场上的关注焦点主要集中在芯片生产的国产化问题上，却忽视了算力网络发展的核心所在mdash;mdash;能源问题。

未来算力的能耗堪比目前的电解铝

随着算力的不断增长，其能耗问题逐渐凸显，引发了全球范围内的关注和讨论。

2021年全球数据中心市场规模超过679亿美元，且保持9.8%的增长率平稳增长。我国数据中心市场规模达218亿美元左右，近三年市场规模年均复合增长率达30%，在用数据中心机架规模复合增速超过30%。

随着数据中心数量和规模不断扩大，数据中心能耗迅速增加。据统计，2017年全球数据中心的电力消耗总量已经占据了全球总用电量的3%。有行业分析师认为，在未来若干年内，数据中心电费成本年均复合増长率将达到6%。在我国，2018年数据中心耗电量为1609亿千瓦时，已超过上海市总用电量，相当于1.6个三峡发电站的发电量且增幅已经连续八年超过12%。根据《绿色数据中心白皮书》的预测，在2020年，该数据预计将超过2900亿千瓦时，到2030年将突破4000亿千瓦时。

以目前耗电量几乎最高的电解铝行业为例，一般来说，生产一吨电解铝约需消耗13500kWh电能。据此，可以根据当年电解铝的产量来大致推测其耗电量。例如，2020年，我国电解铝产量为3712.4万吨，那么行业总耗电就约为5011.74亿kWh，这大约占2020年我国全社会用电量的6.67%。

算力与电解铝，两个看似毫无交集的领域，在能耗问题上却有着惊人的相似性。从上述数据中可以看出，全球数据中心的能耗已经呈现出指数级的增长趋势，而我国的数据中心能耗更是以惊人的速度递增。这种能耗的增长不仅加剧了全球的能源紧张局势，也加大了对环保和可持续发展的压力。

液冷与海底数据中心成为化解难题的技术路径

随着ChatGPT等大型生成式人工智能模型的快速崛起，算力的需求呈现爆发式增长。这种增长并不仅仅是量的增加，更涉及到模型复杂度、精度和泛化能力等多个维度的提升。尤其是当模型参数突破百亿级别时，对算力的渴求更加迫切。然而，与此同时，高算力背后隐藏的功耗问题也逐渐浮出水面。目前市场上领先的CPU和GPU芯片，其功耗已经达到了惊人的水平，例如Intel的某些高端CPU功耗已经突破350W，而NVIDIA的H100系列GPU更是高达700W。这种功耗产生的热量如果没有得到有效的处理，轻则影响服务器的运行效率，重则可能导致硬件的损坏。

为了有效应对这一问题，业界提出了两大主流解决方案:液冷散热和海底数据中心。

液冷技术凭借其高效的散热性能受到广泛关注。根据冷却液与发热器件的接触方式，液冷技术可以细分为间接液冷和直接液冷两种。其中，冷板式液冷因为其在改造成本、可维护性和兼容性方面的显著优势，被广泛应用；而浸没式液冷则以其出色的冷却效果和明显的节能性受到青睐，尤其适用于高功率密度的机柜。从市场统计数据来看，虽然2022年数据中心液冷技术的渗透率仅在5%~8%之间，但到了2023上半年，这一比例在我国已经迅速上升到90%，显示出强劲的增长势头。与此同时，浸没式液冷的渗透率也达到了10%。

海底数据中心是另一个颇具创意的解决方案。这种数据中心将服务器放置在海底的密封舱中，巧妙地利用广阔的海洋作为自然冷源。海底数据中心不仅具有三省的优势，还兼具两高(高安全、高可靠)和一快(快速部署)的特点。其PUE低至1.076，在数据中心行业中处于领先地位。据民生证券的研报预测，到2026年，与此相关的项目年租舱收入可能超过十亿元，售舱与租舱的累计收入有望超过100亿。

从产业链的角度来看，有多家公司在这一领域进行了积极布局。例如，曙光数创和浪潮信息凭借其服务器产品的技术实力，积极布局液冷技术；英维克则凭借多年在温控领域的深耕经验，进行了多点布局；而海兰信则是掌握了海底数据中心技术的代表企业。

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