绿色算力定义、属性特征及发展演进梳理

随着数字经济快速发展，我国产业结构持续优化升级，传统产 业增效提质，新兴产业加速布局，算力底座的重要性日益凸显，并 成为推动各行业数字化升级的关键要素。

在国家“碳达峰、碳中和” 战略目标的引领下，高效利用资源，减少能源消耗，降低碳排放和 污染物排放，推动算力绿色发展成为了时代需求和行业共识。 政策上看，算力绿色发展的关注重点正逐步从聚焦数据中心规 划、选址、布局绿色，过渡到实现产业用能、生产和应用的全链条 绿色。早在 2013 年 1 月，工信部等部门印发了《关于数据中心建设 布局的指导意见》，提出要充分考虑资源环境条件，推进“绿色数 据中心”建设。随着我国数字经济蓬勃发展，算力产业规模快速增 长，以数据中心为代表的算力基础设施整体能耗和碳排放问题越发 突出，用能环节节能减排成为必然。2020 年 12 月，发改委出台《关 于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》提出 要探索电力网和数据网联动建设、协同运行机制。2021 年 7 月，工 信部出台《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》鼓励 企业探索建设分布式光伏发电、燃气分布式供能等配套系统，引导 新型数据中心向新能源发电侧建设，就地消纳新能源。在“双碳” 战略提出后，国家强调要坚持把节约资源贯穿于经济社会发展全过程、各领域。2021 年 9 月，国务院发布《关于完整准确全面贯彻新 发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出要加快构建清洁低碳 安全高效能源体系，提升数据中心等信息化基础设施能效水平。 2021 年 12 月，国家发改委等四部门发布《贯彻落实碳达峰碳中和目 标要求推动数据中心和 5G 等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》 提出要发挥市场主体作用，强化标准引领，引入竞争机制、激励机 制和成本倒逼机制，促进全产业链绿色低碳发展。2023 年 10 月，工 信部等六部门联合出台《算力基础设施高质量发展行动计划》提出 要推进算力应用全产业链节能减排。

产业上看，算力市场规模稳步增长，算力市场主体日益丰富， 坚持绿色发展是实现高质量发展的必然要求。随着算力应用场景不 断拓展，算力需求愈发旺盛，截至 2023 年 6 月底，全国在用数据中 心机架总规模超过 760 万标准机架，我国算力总规模达到 197EFLOPS， 算力总规模近五年年均增速近30%。算力产业生态主体日益丰富，以 中国电信、中国移动等为代表的基础电信运营商，和以世纪互联、 秦淮数据等为代表的第三方数据中心运营商，依靠建设起步早的先 发优势已在本土持有大规模数据中心资源；我国传统工业企业，如 国家电网、南方电网、中石油、中石化等也开始积极推动算力基础 设施建设，为企业数字化转型提供支撑；阿里巴巴、腾讯、百度等 互联网厂商借助平台优势，全面应用自研核心技术自建云计算、智 算数据中心；随着芯片、服务器在人工智能、云计算和数据中心等 领域发挥着越来越重要的作用，国内算力设备头部厂家，如华为、联想、新华三等在硬件算力方面不断进行技术创新与突破。算力产 业具有产业链长、参与主体多、应用范围广泛等特点，从能源资源 角度出发，算力产业各环节发展均受到资源要素和环境压力的制约； 从技术发展角度出发，算力产业发展需要底层硬件、核心算法和平 台软件等多方面技术的支持。“双碳”战略为我国绿色低碳创新发 展带来了空前重要的历史机遇，我国算力产业应充分吸收和借鉴国 内外成功经验和做法，一方面是要更加注重可持续发展，用能上从 煤炭、石油等传统化石能源向太阳能、风能、氢能等绿色可再生能 源转变，材料使用上向集约节约、质量效益好的新材料转变；另一 方面是要加强技术创新，算力涉及诸多学科和领域，包括计算机科 学、数学、物理学、工程学等，要充分发挥技术在产业要素配置上 的重要作用，将技术创新作为算力绿色发展的突破口，以绿色算力 为基石助力经济高质量发展。

算力绿色低碳发展，是国家战略之所需也是行业发展之必然， 未来算力将朝着高效、节能、低污染、科学集约等方向持续发力。 绿色算力是把环境资源作为算力产生的关键要素，把生产过程“绿 色化”作为绿色算力的主要内容，把应用结果“绿色化”作为绿色 算力的更高追求，自下而上实现算力在算力设施、算力设备、算力 平台和算力应用全体系绿色化的研究领域。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。随着绿色算力理念在各层面的深化和实践，绿色算力技 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数字 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。

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。算力覆盖产业广泛多元，进一步深化发展绿 色低碳技术，需要巨大的资金支持，要靠国家财税政策引导和绿色 金融相关产品推动，多管齐下促使投资向绿色算力产业倾斜。我国 绿色产业发展动力强劲，方兴未艾，绿色算力作为其中的重要一环， 对创新型、技能型和应用型人才需求迫切，需要科研机构、高校、 行业协会等各方协助，共同建设绿色算力人才队伍。引导数据中心 骨干企业将项目建设在风、光资源密集地区，实现新能源发电、储 能、数据中心融合发展。发挥软硬件企业各自优势，引导芯片能力 与服务器性能相匹配，芯片产业发展与模型算法规模相适应，减少 磨合和不兼容等问题，实现算力高效输出。在绿色算力经算网调度 传输，赋能工业、交通、金融、互联网等提质增效的过程中，绿色 算力已深度融入了产业循环各领域的全周期和全体系。

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。绿色算力产业影响力强，是 有力支撑各行业早日实现碳达峰与碳中和目标，实现绿色发展的重 要引擎。具体来看，绿色算力与能源电力、半导体、集成电路、消 费软件等产业关联密切，可有效带动其他产业向着绿色低碳化发展。 从本质上讲，绿色算力具备算力产业和绿色产业二者的双重特征。 在赋能下游应用上，绿色算力一方面可支撑如人工智能、大数据、 5G、元宇宙等新兴技术发展，以更少的能耗代价进行更大规模的训练运算；另一方面可以赋能高耗能产业进行技术改造和降本增效， 如带动钢铁、建筑、石化化工等重点领域构建工业互联网，实现工 业制造再升级、带动智慧城市建设，提升城市“脑力”，让城市更 “智慧”，生活更便利。类比绿色电力和电力，绿色算力与算力的 关键区别在于将节能、低碳、循环、高效等理念全面贯彻到算力生 产、应用、赋能、消费等各个环节，为算力发展注入“绿色基因”， 实现效率最大、环境友好与社会协调发展。

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。绿色算力涉及范围庞杂，因此需要从不同 层面、不同视角统筹考虑，促进其健康有序发展，推动我国经济社 会高质量可持续发展。宏观上，为保障绿色算力发展行稳致远，制 定政策规划时，要处理好绿色算力和产业需求目标之间的关系，达 到二者有效平衡；推行绿色算力政策时，要注意节奏，预留适当的 缓冲期，用动态发展的眼光不断丰富和完善工作思路，做到有序且 量力而行。另一方面，要充分意识到，绿色算力的创新发展是一项 长周期活动，涵盖产品、工艺、原料、组织管理和市场等方方面面 的创新，算力从浅绿、经历中绿、深绿和完全的绿色需要时间的沉 淀从而厚积薄发。未来，通过算力绿色低碳技术的进步，绿色算力 经济将成为助推和引领中国经济发展的新增长点。

初级阶段：数据中心开始商业化运营，快速扩张忽略环境影响 随着互联网的出现，分散的数据资源被有效整合并通过互联网 进行分发传输，数据中心进入商业化发展阶段，为了承接处理激增 的互联网和金融交易等数据，大中小型数据中心均加速建设，数据 中心规模和数量均显著增加。然而，在这种传统增长模式下，过分 强调产能规模扩张，而忽视了与之对应的能源消耗，环境污染问题 日益突出。这一阶段，数据中心时代到来，绿色化概念还未引起广 泛重视，产业发展不得不以消耗大量能源为代价。

起步阶段：数据中心 PUE 指标被提出，绿色节能成为产业焦点 2007 年，电能利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE） 由美国绿色网格组织 TGG 提出，用以评价数据中心能源利用效率， 为数据中心消耗的所有能源与 IT 负载消耗的能源的比值。PUE 值越 低，说明数据中心用于 IT 设备以外的能耗越低、约节能，PUE 的提 出为衡量数据中心绿色节能情况提供了可量化的评价标准。各个国 家和地区纷纷发布政策推动数据中心 PUE 值降低，PUE 成为全球通用 的评价数据中心能源效率的指标。这一阶段，数据中心绿色评价体 系已经初步形成，产业围绕 PUE 进行数据中心建设和改造。

发展阶段：数据中心综合能耗评价体系初具规模，算力效率逐 渐引起关注 伴随产业发展，PUE本身的局限性逐渐显露，如无法体现基础设 施和 IT 设备内部各模块节能情况、不同规模数据中心的 PUE 标准难 统一、缺乏对 IT 效能等要素的评价。仅凭 PUE 指标已经无法全面真 实地评价数据中心绿色节能情况。水资源利用效率（Water Usage Effectiveness ， WUE ） 、 碳 利 用 效 率 （ Carbon Usage Effectiveness ， CUE ） 、 基 础 设 施 利 用 效 率 （ Infrastructure Usage Effectiveness，IUE）陆续被提出，构成了衡量数据中心能 耗综合管理能力及绿色程度的评价体系。2022 年，算力碳效 （Carbon Emission Per Server,CEPS）由开放数据中心委员会提出， 用以评价服务器计算效率，为服务器使用周期内产生的碳排放与所提供的算力性能的比值，可理解为服务器单位算力性能的碳排放量， 该指标的提出反映了产业从单纯关注能耗指标延伸到关注 IT 及服务 器计算效率。这一阶段，算力产业正向着更节能、更高效的方向探 索，充分发挥硬件资源潜力，不断实现新的突破。当前，我国绿色 算力发展处于该阶段，多元化评价指标被陆续提出，相关企业将绿 色意识并与业务发展深度结合作为提升竞争力的关键核心，贯穿生 产经营始终。

成熟阶段：算力生产绿色低碳，绿色算力赋能千行百业 面向未来，算力产业对清洁用能提出了更高要求，如百分百应用可 再生能源、应用储能技术、采用余热回收节能技术等，用更少的能 源消耗、更低的碳排放生产更多的算力。伴随分布式计算技术的应 用与普及，服务器集群的计算效率、软硬结合的计算体系架构和系 统平台的高效运行被充分关注，通过面向应用环节的计算绿色化技 术进一步提升算力利用效率，将服务器算力尽可能转化成可供平台 端调度应用的软件算力以节能减碳，正成为数字科技企业探索和实 践的绿色技术创新前沿。随着算力赋能持续深化，算力服务全面融 入百姓生活的方方面面，算力绿色标识被建立，绿色算力消费蔚然 成风。算力将在生产、应用、消费的各个环节实现绿色节能。这一 阶段，算力产业实现高质量发展，算力产业链各层的绿色技术趋于 成熟，绿色产品布局趋于完善，绿色标准体系趋于完备，绿色融入 算力的方方面面。