未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展系列白皮書（2025）算電協(xié)同技術(shù)白皮書第九屆未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大會組委會2025年8月劉韻潔黃韜張鑫謝人超田鵬王勇蒲天驕曹暢邢宏偉李勇李明李寧嚴莉陳琛魏亮唐琴琴賈慶民文雯李碩孫思齊李敏寬張巖牛德玲王云霄黃華劉子雁劉學(xué)王新惠于文潔程輝韓然侯路汪洋王曉輝吳春鵬王子涵黃祥吳媚賈雪琴汪碩劉輝王立文邵子豪王志浩王文正徐宏亮謝高暢沈薇長，2023230EFLOPS，智能算力增速高達15001.6%AI大模50%，但“棄風(fēng)棄3%-一、算電協(xié)同發(fā)展背 技術(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展，驅(qū)動算力電力協(xié)同變 國家政策規(guī)劃，推動算力綠色低碳轉(zhuǎn) 行業(yè)實踐進展，加速算力電力協(xié)同創(chuàng) 算電協(xié)同愿景，構(gòu)建比特與瓦特的智能閉 二、算電協(xié)同功能架構(gòu)及關(guān)鍵使能技 算電協(xié)同功能架 算電協(xié)同關(guān)鍵使能技 多元異構(gòu)算力適配納 多能互補電力協(xié)同調(diào) 算電協(xié)同感知模型構(gòu) 高可靠確定性網(wǎng)絡(luò)承 生成式智能化決策控 全周期高實時數(shù)字孿 多要素高可信算電交 三、算電協(xié)同典型應(yīng)用場 算隨電調(diào)，助力電力新能源消 電隨算用，滿足算力新負荷需 四、算電協(xié)同生態(tài)建 電力側(cè)發(fā)展與綠色轉(zhuǎn) 優(yōu)化可再生能源供給體 完善供需動態(tài)平衡機 提升算力產(chǎn)業(yè)支撐能 算力側(cè)規(guī)劃與能源協(xié) 規(guī)劃與布局算力基礎(chǔ)設(shè) 平臺側(cè)建設(shè)與功能優(yōu) 用戶側(cè)協(xié)同與服務(wù)創(chuàng) 推進需求側(cè)響應(yīng)模 創(chuàng)新算力能源交易模 五、技術(shù)挑戰(zhàn)與未來方 技術(shù)挑 系統(tǒng)復(fù)雜性，算電協(xié)同的納管挑 資源動態(tài)匹配，協(xié)同控制的核心難 能效瓶頸，電力側(cè)的關(guān)鍵制 安全與可靠性，交易機制的基礎(chǔ)挑 未來發(fā)展方 絡(luò)向全域資源動態(tài)匹配演 中心架構(gòu)加速普 能電自平衡單 政策體系從單一激勵升級為多維生態(tài)構(gòu)建，算力-治理框架初步成 量子計算與AI大模型賦能調(diào)度系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)優(yōu)化算法的算力瓶 算力電力協(xié)同發(fā)展建 參考文 2023年我國算力總規(guī)模達到230EFLOPS，同比增長約35%，其中智能算力增速更是高達2023年全國數(shù)據(jù)中心用電15001.6%，相當(dāng)于三峽電站全1.5倍。更值得關(guān)注的是，隨著大模型技術(shù)的快速發(fā)展，單次訓(xùn)練能耗屢創(chuàng)新高——OpenAIGPT-3128.7430GPT-4的能耗預(yù)計是3-5倍。50%，但消納問題日益突出。202468.6%，青海、甘肅等新能源大省也面臨類似困境。在此背景下，遷）和靈活調(diào)節(jié)潛力（如AI訓(xùn)練任務(wù)的錯峰調(diào)度）為電力系統(tǒng)提供300030座百萬千瓦級抽水蓄能電站。22%左右，亟需建立更高效的算電協(xié)同機制。核心命題。從算力需求側(cè)看，AI技術(shù)爆發(fā)式增長推動全球算力規(guī)模30%2023435EFlops31%20304000億千瓦時，占全4%14.5億千瓦（2024年底AI調(diào)度算法將非實時計20250新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年》更將算電協(xié)同列為新型基電網(wǎng)與算力節(jié)點的雙向賦能。產(chǎn)業(yè)實踐中，青海柴達木100%綠電算202151535%PUE1.25等具體目標。同月，國2024心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》要求到2025年新建大型數(shù)據(jù)中心2025年算電協(xié)同國家政策規(guī)劃的最新進展主要體現(xiàn)在頂層設(shè)計（2024—2027年20255月發(fā)20248月后開工，2025年底前形成階段性成果。2025年能源工作指導(dǎo)意見》將算電協(xié)同納入新型電力系2025年底初步形成算力電力雙向1-1算電協(xié)同國家政策演進表（2021-8大國家算力樞紐算力規(guī)模探索"綠電聚合供應(yīng)"2021-側(cè)重空間布局優(yōu)化，2023年強化技術(shù)標準建設(shè)，2024年后重點突破202312國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中國信通院等20余家單位編制《電力與算力（2024618個二級指標，為行業(yè)提供了量化評估工具。中國信通院發(fā)布的《算力電力協(xié)同發(fā)展研究報告（2025年》產(chǎn)業(yè)界也取得實質(zhì)性突破，20238月，阿里巴巴與華北電力10毫秒內(nèi)完成服務(wù)器功耗調(diào)整，單數(shù)據(jù)中心伏+PUE1.12；中國電信青海數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)"算力銀行"8%。這些探2025“源網(wǎng)荷儲”一體化項目落地，如青海柴達木建成全球首個100%綠理論框架，北京理工大學(xué)團隊開發(fā)出基于AI的算力負荷動態(tài)預(yù)測模30%以上。IEEEJSAC、IEEETMC等頂級期刊的高水平論文，還成功研發(fā)了綠（C40個城市的試驗環(huán)境，為算力網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究搭建了重要2023年12月）系統(tǒng)推進算力基礎(chǔ)設(shè)施布局與能源資源稟賦的匹配，改委2025年監(jiān)測數(shù)據(jù)，內(nèi)蒙古、甘肅等西部樞紐節(jié)點數(shù)據(jù)中心綠電占比已達65%（其中內(nèi)蒙古和林格爾數(shù)據(jù)中心集群綠電占比達84.57%，20255月數(shù)據(jù)40個百分點，有效緩解（20247月）和《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024-2027年》中得到進一步強化，明確要求到AI訓(xùn)練、大數(shù)據(jù)分析等可中斷負荷參與需求響應(yīng)；空間維15%。4.520231.2275%60.2%AI巡檢系統(tǒng)使運維效率提升3倍；2025年底算電協(xié)電促會提出三階段發(fā)展路徑：2023-2025年為探索期，重點突破1-1算電協(xié)同功能架構(gòu)是實現(xiàn)算力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)深度融合的功能2-1數(shù)據(jù)接入層在算電協(xié)同中發(fā)揮著統(tǒng)一資源感知與數(shù)據(jù)支撐的基[1智能決策層是實現(xiàn)算電資源全局優(yōu)化與任務(wù)智能調(diào)度的核心層2-1（LSTM、Transformer等（TSNRoCEv2（ransformerFLOPSTOPS/WVCU（Kubernetes）與算網(wǎng)融合調(diào)度框架（Volcano、KubeEdgeCPU、GPU、設(shè)支持OpenAPIgRPCONNXRuntime等協(xié)議的標準化接口體系，CPU機器學(xué)習(xí)模型（LSTM、Transformer、LightGBM等）進行任務(wù)行QoS趨勢預(yù)測，進而實現(xiàn)如任務(wù)執(zhí)行確定性網(wǎng)絡(luò)（Time-SensitiveNetworking，緣推理任務(wù)傳輸?shù)萒SN調(diào)度機制，任務(wù)數(shù)據(jù)包可根據(jù)優(yōu)先級Wide-AreaNetwork）技術(shù)，保障高并發(fā)數(shù)據(jù)流的傳輸效率與一致性。無損網(wǎng)絡(luò)引入擁塞控制（ECN標記、隊列優(yōu)化（RoCEv2）與此外，網(wǎng)絡(luò)還具備資源感知與調(diào)度反饋能力。通過網(wǎng)絡(luò)測量2-2Transformer在智能決策中，生成式智能算法（如Transformer）在算力能源管理等領(lǐng)域作用顯著。Transformer是一種先進的序列建模方法（原2-2，核心組件為編碼器和解碼器：→→解碼器層（輸出目標序列2-3.StableDiffusion條件編碼器（如CLIP：、交易等信息的同步共享與共識記錄。系統(tǒng)引入智能合約機制，支持3-1

3-1象，20223%2%，仍有較大優(yōu)化空間；AI訓(xùn)練、數(shù)據(jù)備份、視頻渲染10億度以上，若依賴火電則與“雙碳”目標相悖?；诖?，大發(fā)時段（9:00~15:00，光伏出力峰值較高，風(fēng)電出力較低，總新19:003:00AI模型，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)提前預(yù)測風(fēng)光出力，為算力調(diào)30%5040萬噸（等效替代火電。3-2深圳"5G基站+虛擬電廠"20%力顯著增強；依托智能負荷預(yù)測算法，電力資源利用率從68%提升至本同比下降18%，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙重AI4-1PUE等核心指標持續(xù)優(yōu)化[9]PUEWUE等達到國際先進水平，積極4-2算力-4-14-2系統(tǒng)整體能耗降低10%~20%[8]，同時增強算力系統(tǒng)的可持續(xù)運行能4-3.在實際系統(tǒng)運行中4-4QoS需求、電力市異構(gòu)性（FPGA到終端傳感器、高動態(tài)性（邊緣節(jié)點隨時離通信延遲可能達百毫秒級和能源效率（PUE指標）之間實現(xiàn)動態(tài)權(quán)衡。這要求設(shè)計具備在線學(xué)習(xí)能力的智能調(diào)度算法，既要考慮算力集群的異構(gòu)性（建跨層級的能效優(yōu)化體系，從芯片級（如異構(gòu)計算架構(gòu)、設(shè)施級（算電協(xié)同的第四大核心技術(shù)挑戰(zhàn)聚焦于安全與可靠性的雙重保（與計算設(shè)備的精密運行需求存在根本性矛盾——毫秒級的電壓擾動可能導(dǎo)致（全性維度，算電融合顯著擴大了系統(tǒng)攻擊面：一方面，計算側(cè)的數(shù)據(jù)隱私可能通過電力側(cè)信息（如功耗指紋）其核心在于利用人工智能和數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)電力與算力資源的高II訓(xùn)練任務(wù)電SA算等低功耗架構(gòu)的成熟，將重構(gòu)計算設(shè)備的能耗范式——例如基于3D90%的數(shù)據(jù)搬運能耗。在供電架構(gòu)15%5%以下，形成“芯片級-機柜級-園區(qū)級”的三破重點：一方面，通過波動性適配算法（LSTM-GAN混合模型節(jié)點將演變?yōu)椤八懔?電力雙樞紐”，通過集成分布式能源控制器（Cell-basedComputing-PowerGrid90%以上自給率。行模式，并優(yōu)先保障GPU集群的供電質(zhì)量。這種深度協(xié)同需要攻克兩大技術(shù)瓶頸：一是建立計算任務(wù)QoS與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性指標的跨10萬級邊緣節(jié)點協(xié)同的分布式共識算法。算力（GPU集群）以虛擬儲能形式參與電力輔助服務(wù)交易；AI大模型賦能調(diào)度系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)優(yōu)化算法的算塊鏈技術(shù)的去中心化協(xié)作能力將重構(gòu)市場信任機制——通過部署智GPU算力、儲能容量等抽象資源轉(zhuǎn)化為可拆分交易的數(shù)AI大模型則為全面突破提供前沿支撐。2025-2030年分階段實施80%相結(jié)合的方式，對符合PUE≤1.25、綠電占比≥50%的示范項目給予1GPU時相2MWh-算力協(xié)同調(diào)度協(xié)議，2-1所示的功能架構(gòu)實現(xiàn)跨系統(tǒng)互聯(lián)互通；完善碳排放動態(tài)折算法等核心難題，將預(yù)測誤差控制在5%以內(nèi)，同時加快區(qū)塊鏈技術(shù)3-5個國家級“零碳算通過算力負荷就地消納風(fēng)光電力，參照青海柴達木100%綠電中心的PUE1.1200毫（SEI30%20%TEE可信執(zhí)行環(huán)境，協(xié)同層開發(fā)跨域入侵檢測系統(tǒng)，形成2030年帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破萬億元。郭力爭,張翼飛,趙曙光.數(shù)據(jù)中心環(huán)境下能耗性能感知的優(yōu)化方法[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報,2015,38(s1):72.熊偉,李兵.云計算環(huán)境下基于能耗感知的彈性資源管理機制[J].四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版),2015,47(2):112-116.羅亮,吳文峻,張飛.面向云計算數(shù)據(jù)中心的能耗建模方法[J].軟件學(xué)報,2014,25(7):1371-1387.RossiM,BrunelliD.ForecastingdatacenterspowerconsumptionwiththeHolt-Wintersmethod[C]//2015IEEEWorkshoponEnvironmental,Energy,andStructuralMonitoringSystems(EESMS)Proceedings.IEEE,2015:210-214.SmpokosG,ElshatshatMA,LioumpasA,etal.Ontheenergyconsumptionforecastingofdatacentersbasedonweatherconditions:Remotesensingandmachinelearningapproach[C]//201811thInternationalSymposiumonCommunicationSystems,Networks&DigitalSignalProcessing(CSNDSP).IE