腾讯&英特尔：数据中心算力-电力灵活性协同研究白皮书（2022）（15页）.pdf

1、数据中心算力-电力灵活性协同研究智能管控计算负载，灵活调节电力负荷白皮书执行概要适应新能源发电比例不断提高，以及用户侧电力需求响应逐步常态化的趋势，腾讯携手 英特尔、中国电信，针对通过数据中心算力-电力协同进行需求响应进行了初步可行性研究。本研究提出通过判断计算任务在服务器上的算力-电力特征，在不影响业务运行的情况下，降低电力部件的实时冗余性、调整业务负载的并行规模和时间分布。研究对业务-算力-电力三者协同提供电力灵活性的多种策略进行了实际测试，在服务器集群运行不同 IT 任务类型时，通过切换空载服务器功耗状态、利用服务器子部件资源消耗不均衡性、平移和伸缩实时性不敏感任务，改变负荷大小和时间分

2、布，可达到节能降耗、对电网负荷削峰填谷等目的，可适用于各种规模、形式的数据中心、机房、集群和服务器。本研究表明，三种策略均可根据外部指令实现秒级对服务器功率的快速控制，为数据中心参与需求侧分钟级、秒级响应，或参与电力现货市场和电力辅助服务市场，提供了可行性依据和技术支持，显示数据中心的电力灵活性响应具备巨大的潜力以及广阔的应用前景。未来，推动其由研究走向数据中心算力-电力需求响应的成熟应用，既需要对更多部件、更复杂的部署情况进行深入实验，又需要形成自动化系统，联动业务-算力-电力三者的对应信息，同时更需要产业伙伴广泛协同，采用一套标准的测试方法标定业务负载在机型上的电力特性数据，开源共享，从而

3、充分挖掘和发挥出数据中心算力侧的电力灵活性，助力构建新型电力系统。背景环境挑战日益严峻，其影响正受到全球高度关注。2022 年 4 月 4 日，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)正式发布了第六次评估报告(AR6)，并在第三工作组报告气候变化 2022：减缓气候变化中警示1，在 2100 年前将全球升温控制在 1.5 以内(且不导致“过冲”)的机会窗口短暂且正在迅速关闭，全球减缓气候变化和适应的行动刻不容缓，任何延迟都将关上机会之窗，让人类的未来变得不再具有可持续性。同期，在中国气象局 2022 年 8 月 3 日发布的中国气候变化蓝皮书(2022)则显示2，2021 年中国地表平均气温

4、较常年值偏高 0.97，达 1901 年以来的最高值，升温速率高于同期全球平均水平，是全球气候变化的敏感区。为有效应对严峻的环境挑战与经济社会高质量发展的内在压力，落实联合国 2030 年可持续发展议程，中国积极实施生态文明国家战略，发布“碳达峰”和“碳中和”目标，加快降低碳排放步伐，引导绿色技术创新。同时，持续推进产业结构和能源结构调整，努力兼顾经济发展和绿色转型，促进可持续发展。在中国，电力行业碳排放量占全国碳排放总量的 40%以上，同时用电增长作为刚性需求，是支撑经济转型升级和居民生活水平提高的重要保障，这使得电力成为未来 10 年能源增长的主体3，且在社会整体用能电气化的背景下新增需求

5、巨大。电力行业的碳排放峰值及达峰速度直接决定着 2030 年前全国碳排放达峰目标能否实现。也正是因此，电力行业的减排成为中国整体实现“双碳”目标的重要抓手，也让需求侧(用户侧)的电力响应逐渐走向前台，并在数智技术的助力下，对节能降碳发挥日益重要的作用。目录执行概要.1背景 .1数智技术助力需求侧响应走向节能减碳的前台 .2探索和推进数据中心电力灵活性实践 .2系统化构建数据中心算力-电力灵活性方案 .4灵活性策略设计.4利用空载服务器在不同功耗状态之间切换 .4利用计算任务在服务器硬件资源消耗上的不均衡性.4利用平移和伸缩实时性不敏感的计算任务.5利用网络跨数据中心转移任务.5灵活性策略结果.

6、5利用空载服务器在不同功耗状态之间切换的策略测试 .5利用计算任务在服务器子部件消耗不均衡性的策略测试 .6硬盘密集型任务 .6内存密集型任务 .7CPU 密集型任务 .8利用平移和伸缩实时性不敏感的计算任务策略测试 .8子任务独立型并行计算 .9子任务耦合型并行计算 .9对下一步研究的启示 .10未来展望 .11鸣谢 .11附录 .121数智技术助力需求侧响应走向节能减碳的前台大力发展风电、太阳能等可再生能源，支撑火电从基荷能源往灵活性能源的转变，驱动行业转型，是支持全社会加速脱碳的一个关键环节。但是，这类可再生能源供应存在明显的间歇性、随机性以及不可控特性，这给电网的长期发电容量和短期实时