面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性 1 面向未来的中国数据中心： 绿色低碳与高可靠性 siemens-energy.cn 西门子能源商标由西门子股份公司授权使用。 面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性 2 01 概述 02 算力拉动全球电力需求 03 中国数据中心规模与现状 04 中国电力供给结构与低碳转型 05 中国数据中心的发展趋势 06 面临的挑战 中心运营商实现快速投入运营、保障运维，并具备未来扩展 能力。 能源转型的成功有赖于平衡可靠性、安全性、经济性与可持 续性。西门子能源通过为数据中心运营商制定稳健的能源系 统战略规划，提供全球高效的能源技术方案，助力数据中心 运营商在当前和未来能源体系中实现这四个关键要素的协同 优化。 目录 面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性 3 算力拉动全球电力需求 根据国际能源署测算，2024 年全球数据中心电力消费约为 而数据中心电力需求增速正迅速赶超传统工业，成为能源系统转型的不可忽视的关键变量。 全球数据中心用电量及展望（IEA） 单位：TWh 数据来源：国际能源署（IEA） 面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性 4 中国数据中心规模与现状 截至 2024 年底，全国在用算力中心机架总数已突破 880 万 标准机架 1，算力总规模达到 280 EFLOPS（每秒百亿亿次浮 点运算），其中智能算力占比显著提升至

全球正加速建设智算中心以应对这一挑战。智算中心内部或智算中心间海量的数 据交换，对网络链路的可靠性提出了前所未有的要求。任何链路闪断或中断都可 能导致 AI 训练任务失败，造成巨大的时间和资源浪费。然而，光模块的成本与 可靠性瓶颈以及大规模集群中链路数量的激增，使得已有技术难以满足新型智算 中心 AI 业务对可靠性的需求。 本白皮书面向新型智算中心逐渐以承载 AI 业务为主的演进诉求，提出 FlexLane 有固定组合，引入灵活多通道架构，通过降速运行实时有效的规避任何通道发生 的故障，将链路可靠性提升万倍以上（助力 AI 网络互联可靠性超越 5 个 9），保 障 AI 训练和推理业务不受影响。FlexLane 技术支持在现有设备上通过软件升级快 速部署，或升级硬件实现更优的性能，同时可支持主动降速，在链路轻载和空闲 期间动态节能，为智算中心提供灵活、经济、高效的可靠性保障。 本白皮书旨在提出中国移动及产业合作伙伴对以太网链路高可靠 存储等。如图 1-1 所示，这些应用的流量模式以南北向通讯为主，网络的主要任 务是保证客户能够及时可靠访问服务器，以及服务器能够快速可靠响应客户请求。 用户通过���跳入云，每跳链路的可靠性为���，则业务端到端可靠性为��� = ���=1 ��� ∁��� ��� × ������ × 1 − ��� ���−��� � ≈ ��� × ���（��� = 200���������1，���

生态尚处于发展阶段，其性能和功能可能无法满足某些特定行业或应用场景的需 求。此外，在传统用户习惯和市场规模的影响下，自主可控产品在市场的推广上 面临较大的阻力。 2. 硬件技术发展趋势 高性能、低功耗、强可靠性将是未来硬件发展的重要方向。随着云计算和数 据中心对计算能力的需求日益增加，设计适合大规模部署和管理的服务器硬件将 是一个重要的研究领域。此外，在信息安全方面，自主可控的硬件体系结构面临 着来 市场规模-分行业 数据来源：MIR DATABANK 图 2.2 2024 年中国大型 PLC 市场规模-分行业（单位：百万元） 如图 2.2，从应用场景与用户群体分布来看，大型 PLC 主要应用于对可靠性 与控制性能要求极高的关键领域，包括军工、重大装备及关键基础设施等，典型 应用行业涵盖冶金、汽车、油气、市政、轨交、电力与石化。 冶金, 22.2% 汽车 针对上述技术瓶颈与生态壁垒，国产 PLC 厂商亟需突破性解决方案。 在此背景下，宝信软件天行 PLC 系统精准锚定行业痛点，以全栈自主可控、 全开放互联架构为核心突破点，结合强劲的 CPU 算力、高可靠性、编程语言完全 兼容 IEC61131-3 标准以及支持导入国际知名品牌 PLC 应用程序，构建了一套 系统化破局方案。该方案通过“零门槛迁移”与“多工业场景的成功应用”两大 核心能力，不仅有效化解了存量外资

......................................................... 6 发展 ............................. 高可靠性成为行业焦 点 ....................................................................................... 7 国风电行业迎来了新的发展机遇，同时也将面临新的挑战。 高可靠性成为行业焦点 从山间到草原，从沙漠到高原，从陆地到海洋，一架架“大风车”拔地而起、迎风转动。陆上风 电机组常年运行在沙漠、戈壁、荒漠等风沙大、昼夜温差大、紫外线强烈等自然条件复杂且恶劣 的地区；海上风电机组运行也面临更加恶劣的海洋环境，高湿度、高盐雾、日晒浸泡，以及海水 腐蚀，对风机可靠性要求极高。 此外，在能源转型大趋势下，市场高速 此外，在能源转型大趋势下，市场高速发展，全球风电产品迭代加速，设备企业进行市场检验的 时间越来越短，除风电整机向大型化、海上化、数字化方向发展外，风电技术的创新方向正逐渐 由整机系统向零部件、材料端延伸，风电运行可靠性成为全行业焦点。 亟需大力推动全行业标准化 面对资源条件和平价发电带来的“双重压力”，风电全产业链降本增效已经成为行业发展主旋 律。风电机组大型化、轻量化和平台化是风机单位成本下降的主要方式。 当前，国内

外设备还需满足机型可靠性高、稳定耐用、兼容性好的特性，能在远超负荷、兼容 各类HIS系统的情况下稳定工作，从而减少缺乏稳定可靠性而频繁报修，造成病人拿 不到诊疗单、门诊暂停等问题。 住院医生/护士工作站：多位医生和护士共用打印机，因此同样存在较大的打印量， 主要以A�/A�幅面的文档为主，包括出院病历、医嘱、体温单等。为减少打印机出现 故障而影响护理站的工作流程，所以设备的可靠性和稳定性至关重要。此外，首页 �� 2.2 智慧文印管理解决方案：寻求效率和可靠的最优解 医院在推进智慧文印管理过程中，面临着诸多挑战与诉求。传统文印模式下，打印设备分 散、管理混乱等问题，严重制约着医院的文印效率与安全可靠性。因此，一套能够满足医院 复杂业务场景需求，实现效率与可靠平衡的智慧文印管理解决方案至关重要。只有从部署、 设备、性能及安全等多个维度综合考量，多个要素相互配合，才能真正实现智慧文印管理的 最优解，针对性地解决医院文印管理难题。 打印性能强劲：打印性能包含打印速度、多介质打印、自定义尺寸打印、褶皱纸打 印等特性与要求，兼顾了效率与可靠性。打印速度快可满足医院各科室大量的打印 需求，减少患者和医护人员的等待时间，提高打印效率。同时，支持多介质打印、 自定义尺寸打印以及褶皱纸打印等功能，能够适应医院多样化的打印任务，提升场 景适应性，从而实现多场景打印可靠性的提升。例如，在打印检验报告时，可能需 寻求效率与可靠的最优解 效率 可靠 平衡部署、全面管理、可扩展性：提升运维

为了实现更高的集群算效水平，互连技术方案的演进迫在眉睫。 在超节点设备的互连选择上，当前主要存在两种路径：基于铜缆和基 于光纤的传输方式。尽管铜缆作为目前的主流方案，相较于传统的可 插拔光模块与光纤组合，拥有技术成熟度、成本、可靠性以及部署维 护便捷性等多方面优势。通常在小于2米短距离和低于800Gbps的非超 高速组网场景中，铜缆凭借这些优势依然能满足绝大多数应用需求。 特别是无源直连铜缆（DAC, Direct Attach 里级别长距离连接；芯片级光互连主要以共封装光学为主，主要应用 于超节点内并进一步下探到芯片内场景，提供超高带宽密度（可达 Tbps/mm²级）、超低时延、千卡以下互连规模、公里距离之内的连接， 要求高可靠性。 面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025) 9 图 2-1 十万卡级智算中心集群光互连架构设计 2.1.1. 设备级光互连：光交换机的演进与应用 随着智算集群规模持续扩展，电交换芯片逐渐显现瓶颈。单芯片 三是，通过集中化的控制与软件编排，光交换还能够支持拓扑重 构、故障绕行和网络切片，提升算力利用率与网络鲁棒性。在运维方 面，自动化光路配置减少了人工布线带来的潜在错误，进一步增强了 网络的可用性和可靠性。 图 2-2 光交换机内部架构示例 2.1.2. 设备级光互连：可插拔光模块的演进与应用 可插拔光模块已广泛应用在传统数据中心、电信网络以及智算中 心大规模连接中，具备灵活性高与兼容性强等特征。其将光引擎（OE

矿山微网解决方案设计全流程 25 06 01 引言 矿冶行业在可持续发展中面临保障供电稳定性与优化经济性 的双重挑战，传统柴油发电因成本高、可靠性差、碳排放严重， 难以适应绿色化、智能化转型需求。 华为智能微网解决方案以构网型储能为核心，融合多能 源协同，既满足矿山高可靠性供电要求，又能降低度电成本超 50%、减少碳排放，经多个国际大型矿山项目验证，已成为行 业能源转型的可复制标杆。 矿山微电 年已升至每吨 80 欧元。据此测算，若刚果金年产 260 万吨铜全部销往欧盟，所需缴纳的碳税将高达 4 亿欧元， 这占到了其销售收入的 2% 以上。碳成本已从潜在风险转化为切实的财务压力。 可靠性 稳定性 灵活性 大容量 经济性 节能环保 06 07 3. 经济与技术驱动 新能源成本下降与微电网技术成熟，为矿山能源转型提供了可行性与经济性支撑。 单晶硅组件价格从 2015 该技术通过模拟同步发电机的惯量、阻尼和调频调压特性，使储能系统在离网运行时能够作为稳定的电 压源，独立支撑微电网的电压和频率，确保系统在无主网依赖的情况下稳定供电，有效提升离网电力系 统的自主性与可靠性。 挑战 解决方案 14 15 （2）大规模储能黑启动技术 图 2-5：黑启动简化拓扑 图 2-7：故障穿越示意图 图 2-8：系统层级：故障后重同步算法 图 2-6：储能系统带载黑启动波形

助力。 马海旭 华为副总裁 ICT 产品组合管理与解决方案部总裁 序言一 03 李亚为 华为主机上云军团总裁 主机（Mainframe）起源于上世纪中叶，以其卓越的事务处理能力和极高的可靠性，长期以来支撑着金融、 政府等领域核心业务系统。然而，在云计算、人工智能技术迅猛发展的今天，传统主机架构无法满足核心业务 系统在资源弹性扩展、应用迭代速度、业务创新效率和技术开放度等方面诉求，已严重制约企业数字化转型， 2.2.3 应用开发与运维转型阶段关键诉求 基础设施层 3.1.1 软硬协同一体化，构建融合高性能基础设施 3.1.2 调度和升级优化，支持超大规模算力管理 3.1.3 端到端可靠性设计，保障系统稳定可靠运行 3.1.4 原生安全能力基线，构筑纵深防御高安全体系 数据层 3.2.1 五大核心要素，定义和设计云上数据库 3.2.2 基于数据迁移和同步技术，保障数据完整性与准确性 系统广泛应用 于银行、保险、电信及政府等关键行业，承担着实时交易处理、大规模数据库管理以及批量数据处理等重要业 务任务。 07 主机技术栈是一个高度集成、分层协同的复杂体系，强调垂直整合和可靠性，通常由五个层次构成，分别 是：硬件与操作系统层、管理运维层、数据服务层、中间件层和业务应用层，如图 1-1 所示： 1.1 主机技术栈及特点 图 1-1 主机技术栈示例 (1) 硬件与操作系统层

本发展报告面向未来智算中心超大规模扩展、AI 大模型极致性 能与高效部署的核心需求，联合产业合作伙伴共同提出先进光互连 技术架构与演进路径，旨在突破传统电互连在带宽、距离与能效方 面的根本性瓶颈，构建高带宽、超低时延、低功耗及高可靠性的新 一代智算中心互连底座，为人工智能、高性能计算及云服务等关键 业务的持续跃升提供坚实支撑。 本发展报告的版权归中国移动云能力中心所有，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本发展报告文字或者观点的，应注 能够显著降低功耗，并通过节省设备面板空间，可克服 面板 I/O 密度限制。 图 5 共封装光学结构 由于光引擎和电芯片紧密共封装，任何一部分的故障都可能导 致整个封装体的更换，因此对光引擎的良率、可靠性以及可维护性 方面提出了极高要求。 云智算光互连发展报告 CPO 目前仍处于发展初期，但其在超高带宽、低功耗、高密度 互连方面的巨大潜力使其成为未来光通信，特别是 AI 算力集群和超 大规模数据中心不可或缺的技术方向之一。 的本质是通过光学器件直接操控光信号的传输路径，实现 输入端口到输出端口的连接。与需要光电转换的传统电交换不同， OCS 全程在光域操作，因此具有协议透明性、超低延迟、高能效等 优势。但 OCS 也存在光学器件累计损耗、稳定与可靠性方面的劣势， 云智算光互连发展报告 另外，OCS 是一种基于端口的光交换技术，导致其扩展能力受限。 目前 OCS 领域的主流技术包括：直接光束偏转（DLBS）、数字 液晶（DLC）和微机电系统（MEMS）。其中，基于

理实时 控制任务和复杂 AI 推理，实现了前所未有的计算效率和系统简化。这种技术创新 不仅消除了传统多系统架构的延迟和同步问题，更通过智能负载调度和资源动态 分配，显著提升了系统的整体性能和可靠性。从智能质检到自适应加工，从协作 机器人到柔性产线，负载整合技术正在成为 AI 与控制融合的核心使能技术。 本白皮书将深入探讨这些技术趋势如何重塑制造业格局，特别是负载整合技术在 推动 AI 实时任务，而无需双重引导或添加额外的硬件。这种集成为工业制造业中的应用，如数控加工、运动控制、数据采集 和过程监控等，提供了无缝的实时功能。INtime® 通过确保关键任务能够在确定的时间内得到响应和处理，提高了系 统的可预测性和可靠性。它支持多处理器系统，允许实时任务在专用的 CPU 核心上运行，而不会受到 Windows 操 作系统活动的干扰，这样可以保证实时任务的最高优先级和响应速度。INtime® 的这些特点使得它成为在 PAC（Programmable Automation Controller，可编程自动化控制器）融合了传统 PLC（Programmable Logic Controller， 可编程逻辑控制器）的高可靠性和实时性，以及 PC（Personal Computer，个人计算机）的灵活性和强大计算能力，形成 了一种综合工业 PC、PLC、视觉系统和 HMI（Human-Machine Interface，人机界面）的高性能控制平台。PAC