关法律责任。 算电协同技术白皮书 II 编写说明 主编单位： 北京邮电大学、紫金山实验室 参编单位： 国网山东省电力公司信息通信公司、国网山东省电力公司青岛供电公司 江苏省未来网络创新研究院、江苏方天电力技术有限公司 中国电力科学研究院有限公司、中国联合网络通信有限公司研究院 指导专家： 刘韵洁 黄 韬 张 鑫 谢人超 增与能源转型的双重压力，使得构建高效、低碳的算电协同体系成 为实现“双碳”目标的关键路径。 当前算电协同发展面临诸多现实挑战。在资源匹配方面，算力 基础设施主要集中在东部负荷中心，依赖化石能源供电，而西部新 能源富集区却面临算力需求不足的问题，影响了绿电的消纳。在系 统协同层面，算力调度以性能优化为导向，电力系统则以稳频调峰 为目标，二者缺乏统一的优化框架，造成新能源利用率损失 3%- 烈、电力保供压力大及绿电替代需求迫切等挑战。为此，当地构建“灵 活电力池”，整合多元电力资源，围绕算力负荷变化进行动态调度。 在常规算力时段，以稳定负荷为主，电力池优先启用基荷电源并辅以 调节电源，维持供电稳定；算力高峰时段，启动全量电源协同并启用 需求响应备用，保障电力供应不缺口、不波动；算力低谷时段，削减 可调电源出力，启用低成本绿电，同时让储能系统充电，降低用电成 本。 这一模式的有效

从电力作为公共服务，供给家庭和企业，这通常是 通过政府的直接介入实现的。供电方可以是国有电 力企业，也可以是通过政府特许经营或相应立法取 得供电权的私营电力企业。多年来，电力行业的这 一角色不断演变与拓展，日益紧密地与国民经济增 长规划、长远发展蓝图以及社会经济目标（如可持 续性目标）相契合。 随着电力企业的角色从供电方演变为社会经济增长 的关键推动者，如今一家高效的电力企业需要在以 一阶段，电力基础设施面向未来，领先于电力 需求曲线，并与国民经济的宏伟目标保持同步。 在这一阶段，电力行业已实现上下游电力部门 的无缝整合，即发电、输电、配电以及电网储 备能够根据实时电力需求和供电自动适应负荷 波动 ；实现可再生能源的容量最大化与优先调 度 ；并提供关于一个国家的电力容量和电网健 康状态的唯一真实信息源。在这一阶段，电力 行业可以在面对任何不利情况时维持核心经济 领域的电力服务，且这种能力在整个电力行业 分。 在传统电网阶段的国家，电力企业若沿用传统的通 信与联接基础设施，往往会阻碍更多可再生能源 （RE）接入电网。这主要是由于可再生能源发电能 力固有的波动性。当可再生能源供电突然下降，而 电力系统运营商又缺乏对供电情况的实时可视能 力，从而无法与电网快速通信以迅速引入备用电 源填补缺口时，停电事故便会发生。这种对电网 稳定性的风险抑制了对可再生能源的投资意愿， 也降低了电网运营商接纳可再生能源容量的积极

计算 范式 计算 架构 工程 工艺 材料 器件 类脑 计算 量子 计算 光子 计算 近似 计算 模拟 计算 算网 融合 存算 一体 全光 互连 对等 架构 近存 计算 散热 供电 低温 计算 M3D CFET 异质 3D Wafer Scale 先进 互联 2/1/0D 材料 氧化物 半导体 宽带隙 材料 存储 新介质 研究新材料新器件、工程工艺、新架构、新范式，实现未来计算愿景 幅提升单位空间的算力密度；二是晶圆级计算 （Wafer Scale Computing），通过打破单芯片 尺寸限制实现算力的规模化集成；三是高密度 堆叠的配套技术，通过新型封装材料、微流道 散热等方案，逐步攻克堆叠带来的供电稳定性 与热量堆积难题。此外，77K 低温计算等特殊 环境技术的落地，将进一步降低计算过程中的 能量损耗，推动能效比实现量级提升。 （c）计算架构：从“存算分离”到“存算协同” 当前冯 • 年风光发电量将超越传统石化能源而成为主力电源。这是人类能源史上具有里程碑意义的技术节 点。随着风光新能源比例的不断提升，未来新型电力系统的可靠性，稳定性等问题也越发突出，构 网技术将成为解决这一问题的必要技术。新能源的稳定供电是未来十年或更长时期内人类社会面临 的具有高度战略价值的重大技术挑战之一。 储能是绿色能源发展的主要挑战，目前，电池储能占新型储能的 96% 以上，度电成本有望下 降到 0.15 元以下（低于

处理器泛指用于人工智能计算的加速器，如 神经网络处理器（NPU）和图形处理器（GPU）等）编织为一个逻辑统一的高密度计算体；通过软 硬件协同和智能编排，把训练与推理的双重诉求在同一平台上高效切换；通过液冷、供电与可观测 性 /RAS 体系，把能效与可用度拉回可持续区间。相较“服务器集群”，超节点代表的是弹性、池化、 开放的系统能力：既能以极致吞吐支撑万亿参数训练，也能以低时延满足企业级大规模推理的刚性 正是这种瓶颈的演变，最终凸显了传统服务器集群架构面临的三重系统性挑战。首先是通信墙， 千亿级模型一次梯度同步即 TB 级数据，传统以太网难以承受。其次是功耗与散热墙，为破通信墙 而提升密度，促使液冷、48V 供电成为标配。第三是复杂度墙：万级处理器带来故障常态化，从业 界模型 GPT-3 (175B) 到 GPT-4 (1.9T) 的演进为例，随参数增至 10.8 倍，总集合通信达 34.1 倍， 跨节点 型平均提升 15%。为进一步提升技术先进性、服务集团业务发展需求。企业计划于 2025 年在行业 内率先完成超节点集群建设，形成一体化算力体系，实现全网算力资源统筹纳管和集约使用。在智 能客户服务、供电方案智能生成、电网智能诊断分析、智慧办公、主网负荷智能预测等场景中，基 于昇腾大规模专家并行技术系统级优化，实现超高的系统吞吐性能，满足各业务部门的高并发 AI 服 务调用需求。 在制造业场景，行业头部客户已规模部署昇腾

案例背景 国产数字化升级标杆实践报告 35 - 中国南方电网有限责任公司是中央管理的国有重要骨干企业，覆盖五省区，并与香港、澳门地区以及东南亚国家的电网相联，供电面积100万平方公 里，供电人口2.72亿人，供电客户1.16亿户，连续19年入围世界500强企业。 在国家能源战略引领和电力市场改革背景下，南方电网一方面需要大力构建数字电网，实现电网全环节和生产全过程的数字化;另一方面需要通过数字

何把功耗做的更低。 为何 IoT 市场如此重视低功耗 在 IoT 市场产业中，200 亿、500 亿、1000 亿，这样的连接数字频频出现在人们的视野。 这些庞大的 IoT 设备，如果都用电池供电，综合考虑显性成本与隐性成本，电池在 IoT 设备的成本比例不可小觑。 • 显性成本就是电池的购买成本以及人工成本，仅看价格，电池已经很便宜，但是再便宜的单价 ×1000 亿的量都是 一个很大的数字，并且，如果功耗大，1 息进行传输，而 信号的传输也是依靠无线电信号，因此，采用无线电方式既可以获取能量，也可以传输信号，让系统非常的简洁，同时还 能节省成本，减小尺寸等。 第二种常见的就是采集太阳能 / 光能供电，太阳能供电可以获取较大的电能，但是系统较复杂，成本高，在某些场景 适用，但是对于大规模，低成本的物联网应用场景而言，明显是不适用的。 第三种，就是按压式发电，通过机械力改变材料的形变而产生电流，这种方式也有一些比较适用的场景，比如说开 RFID 电子标签分类 根据供电方式，RFID 电子标签可分为有源 RFID 电子标签（Active Tag）、无源 RFID 电子标签（Passive Tag）以及 半有源 RFID 电子标签（Semi Active Tag）。 无源电子标签 有源电子标签 半有源电子标签 工作原理 通过读写器天线发出的无线电磁 波供电，是标签正常工作 通过外接电源供电，主动向读写 器发送信号 通常情况下，半有源

3） 不同颗粒的调度能力，使得业务封装帧结构更为复杂，嵌套 字节更多。 4） 长距离的线路容错能力，使得 FEC 的算法复杂，消耗的开 销更大和处理时间更长 5） OTN 设备 48V-DC 的供电模式，和大部分数据中心所使用 的标准 19 英寸 220V-AD（或者 240V-DC）机柜不同，安装复杂且需 要机房电力改造； 6） 传统 OTN 设备机框大，不适合标准机柜安装，且容量密度 即开放解耦的盒式 OTN 设备用作 DCI。开放解耦 OTN 将传统 OTN 设备的光层和电层设备解耦，实现光层平台和光模块的直采， 电层平台实现多厂商兼容。设备形态上为 1U-2U 的盒式设备，供电 方式更灵活，设备可堆叠，模块化设计，风道符合数据中心的前进风 后出风规范。主要针对围绕不需要电交叉的大颗粒传输场景。网络模 型由 Yang 模型统一管理，由于仍然有 OTN 技术的保留，管理还是会 算力网络的建设和运营成本及效率，建设成本降低 至少 50%以上。 通过 CENI 现网资源，南京－上海 2000KM+现网测试（400G ZR++ QPSK） 图 9. 测试组网图 （1）引入新的设备散热和供电技术，以及系统软件优化，率先 支持 400G ZR++（QPSK 模式） ，内部完成方案可靠性、风险点释 放等全面验证； （2）完成 400G ZR++（QPSK 模式）下光路由 2000KM

4.4.1.2 鲲鹏原生方案 为了打造高性能、高可靠电力系统软件，加速电网数字化转型，广州海颐首选 5 款核心产品基于鲲鹏原生开发： 购电全链路监控 V1.0.2、绿色用能应用 V1.0.1、供电服务进社区 V1.2.1、营销用电地址管理 V1.2.2。 这些软件聚焦完善、整合、管理政府、企业和社区范围内的能源电力数据，更加精准地了解并满足客户需求，助 力企业新业务精准推广，实现电力设备 款软件原生开发改造后性能对比 这些指标的提升，让广州海颐能更加快捷、精准的制定电力营销策略，进一步优化电力资源配置，提升用电报装效率、 居民响应速度、电力营业厅运营管理效率等，让企业服务流程更完善，居民供电服务更满意。 营销用电地址管理 供电服务进社区 购电全链路监控 营业厅服务一体化 后台管理系统 绿色用能应用 每分钟接口的收发量 ( 个 ) HTTP 请求时延 (ms) HTTP 请求时延 (ms) HTTP

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分布式应用的数据与价值连接，为构建跨链应用、实现 通用跨链技术奠定基础，实现不同区块链环境与分布式 应用之间的互通和互操作。 （3）空间监管合约和全场景存证能力：通过保存数据流通 全过程信息并不可篡改，为清算审计、纠纷仲裁提供电子证据， 确保全过程行为可追溯。通过可信存证、可信溯源、数据监管 27 技术，提升数据资源开发利用全生命周期存证能力，保障可信 数据空间参与各方权益。 ⚫ 可信存证技术：基于区块链智能合约和分布式存储技术，