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中国工程院院士、上海交大安泰经管学院讲席教授凌文:确定性网络是能源算力低碳耦合的必要支撑

每日经济新闻 2023-08-07 20:05:42

每经记者 梁宏亮    每经实习记者 温雅兰    每经编辑 张凌霄    

据统计,2022年全球能源消费总量为601艾焦,其中可再生能源增长13%,以煤、油、气、电、核以及可再生能源多轮驱动的能源体系正在逐步形成。

而 “算力”这一近年来科技界的热点技术名词,源于计算机和计算技术,汇集了“数”和“算”,强调了计算能力在促进科技进步和社会发展中的重要价值和作用。

能源这一传统的概念与算力这一崭新的概念耦合,将碰撞出怎样的火花?

在第二届中国(深圳)行业发展高峰论坛暨上海交通大学行业研究院“五年五城”系列活动中,中国工程院院士、上海交大安泰经管学院讲席教授凌文以《能源与算力的低碳耦合》为题,围绕我国能源与算力发展情况展开深入讲解,并介绍与团队首倡概念——“四绿”与分布式能算网。

“能源要呼唤算力,”他表示,“电力决定一个国家的工业化水平,而算力决定一个国家的数字化水平;电力网络是一个国家的工业化基础,算力网络是一个国家的数字化基础。”

图片来源:主办方供图

首倡“四绿”概念

目前中国能源行业主要面临能源供应保障问题、生态环境问题、二氧化碳排放问题以及能源系统效率问题。

“中国GDP能耗是世界的1.4倍,达到同样的GDP,中国的能源消耗要大一些,这与我们的产业结构有关。虽然不能说我们有问题,但实事求是地说我们在这方面仍有改善空间。”凌文说。

在这样的背景下,中国绿色能源转型需要走规模能源清洁化、清洁能源规模化以及能源系统智能化的道路。“四绿”,即绿能、绿网、绿数和绿算的概念应运而生,并将成为未来低碳发展的“地基”。

《“十四五”现代能源体系规划》明确提出要构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源体系。目前,我国碳排放量仍非常大,为实现“双碳”战略目标,绿色能源将是必由之路。

今年上半年,全国发电装机27.1亿Kw,其中可再生能源13.22亿Kw,可见我国绿色能源正在飞速发展。值得一提的是,上半年光伏装机以4.7亿Kw排在世界首位,组件产量占全球70%以上。凌文表示,目前光伏应用仍有很大的提升空间,用好光伏将有很好的前途。

网络空间关乎人类命运,过去十年,中国正在从网络大国向网络强国阔步迈进,在构建网络空间命运共同体的过程中,“绿网”即绿色网络的发展必不可少。

近日发布的《数字中国建设整体布局规划》提到,要推进数字技术与经济、政治、文化、社会和生态文明“五位一体”深度融合,到2025年基本形成横向打通、纵向贯通、协调有力的一体化推进格局。

“绿数”是由数字反应的绿色数智生产力、能源算力、智能制造等,从绿色政治、经济、社会、环境,保障能源安全方面推动绿色发展。加快数字化绿色化协同转型,将有利于建立健全绿色低碳循环发展经济体系。

“绿算”指绿色能源来驱动算力生产、供给、服务全过程,涉及到底层算力资源、平台、应用多个层面的节能减排。凌文特别提到:“中国已经成为全球数据资源大国。当前,算力已成为信息社会的核心生产力,算力需求越来越大。”

为更好为数字化发展赋能,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动,我国提出“东数西算”战略工程。其已经成为继西气东输、西煤东送等跨区域调配工程后的又一国家级战略工程,建设确定性算力网络对于优化国家算力资源布局、推动中国数字经济发展意义重大。

应用分布式能算网

为使“四绿”真正融入低碳发展,将分布式能源网与分布式算力网的优势“联合”起来,凌文及团队首次提出构建分布式能算网的概念。

能源是实体经济的基础,一次能源是自然界不可再生和可再生能源,二次能源是人类特定需求下加工转换的能源,而三次能源是数字世界的能源,即算力、运力和存力,三次能源将对虚拟经济有巨大影响。

“分布式能算网将以‘算’为中心,构筑云、边、端构成立体算力资源布局。以‘网’为根基,增强连接用户、数据、算力的网络能力,将数据作为新的生产要素,融入算网调度。此外,这一概念以‘能’为基础实现整体能耗、能源的低碳绿色。”凌文解释道。

作为分布式能算网的应用场景之一,确定性网络是能源算力低碳耦合的必要支撑。产业互联网、精密控制、远程医疗等产业越发展,对网络的要求就越高。但是网络仍存在时延、抖动、错数、调包等问题,不能100%传输内容。

凌文以远程医疗为例,来说明网络综合时延大幅度降低才能有确定性。如果用山东威高的手术机器人放在日喀则做腹腔镜手术,信号传输一个来回需要走一万公里,而光速是30万公里/秒,这意味着只算数据本身不算节点的前提下,信号传输只要1/30秒。而这样的时延将导致在手术中,这边手术刀下去之后已经出血,而另一边还不知道是否要继续下刀。

“这些都是未来的确定性网络一定要解决的问题,没有确定性网络,分布式能算网就做不出来,可以说确定性网络是能源算力低碳耦合的必要支撑,”凌文说,“现在我们的网络时延平均30ms,在前年底我们用刘韵洁院士的确定网络技术,将全世界第一张确定性网络建在山东,将时延降到2ms。到去年6月30日,确定性网络2.0实际运行后,时延已经降到0.02ms,这在世界范围内是最领先的。”

分布式能算网的应用将对构筑一体智能编排调度和服务系统起到重要推动作用。在未来,分布式能算网将被应用于数字新基建的骨干级确定性网络基础设施、金融实时交易、低碳智慧高速公路体系建设以及智慧能源管理与碳云平台技术等多方面。

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