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 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 415 TWh，占全球电力总需求的 1.5%。在基准情景下，预计 到 2030 年这一数字将翻番至 945 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

.......................................................... 6 发展 ............................. 高可靠性成为行业焦 点 ....................................................................................... 7 05 06 第二章：风电产业发展面临的新挑战 风光大基地、深远海风电、千乡万村驭风计划、老旧风机技改升级……在新的历史机遇面前，中 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 括设备控制柜、工业机柜、操作控制箱体等产 品。威图机柜系统表面防腐性能强、密封性强、 负载能力高、安全性高， 且操作舒适， 可 为 风电用户带来多样化的设计方案及优异的 产品 体验。 防沙设计 威图以高可靠性基因，持续为“沙戈荒”风 电大基地建设发展提供装备保障。威图 机柜 采用独特密封工艺，可在 -40℃-80℃ 的环境 中长久为机柜内器件提供保护，使 其免受风 沙侵袭，成为机柜防护等级和使

复合型人才极度稀缺 03 电力行业「人工智能 + 」转型的挑战： 三大挑战阻碍电力企业全面数智升级 AI“ 黑箱”与电力系统高可靠性要求的矛盾 应用层面： 从点到面规模化应用的阻 碍 360AI 企业知识库： 连接沉睡的数据孤岛 ， 通往智能应用的未来 AI 辅助源荷预测 AI 中 ，未能加以有效应用。 设备数据现状的复杂性 设备的全生命周期数据分布于各个 系统中，来源广泛，结构复杂，数 据孤岛现象严重 故障数据的不均衡性 由于电力系统的高安全性高可靠性 要求，设备实际故障数据 / 样例少， 面临长尾分布的问题 场景一： 人工智能时代下的电力设备的检修与运维

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 案。 图 2-17 AVICENA MicroLED的光引擎方案示例 基于Micro-LED的光互连方案技术趋势着重于优化驱动电路、改进 量子阱材料结构、延长激光源使用寿命以适配大规模集群的高可靠性 需求。 总体来看，硅光方案因其性能优、CMOS工艺集成高等特性已形成 较成熟的产业和标准牵引，VCSEL阵列依托既有的短距应用在NPO方案 中仍具竞争力，Micro-LED阵列提供了能效和并行密度上的新路径。三 重配置，业界仍在积极探索新型光开关技术，推动切换时间向微秒甚 至纳秒级演进。控制与编排的复杂性也不容忽视，光交换缺乏电交换 原生的控制功能，需要依赖额外的软件层实现集中调度和动态拓扑管 理。高可靠性、低损耗和大端口数的设计要求也对设备制造提出了更 高挑战。 从组网角度看，智算中心引入光交换技术可带来跨代融合组网、 降低成本、降低功耗、提升性能等优势，但也引入切换灵活性差，可 面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书

源隔离，实现多租户、多业务的安全并行运行， 并采用严格的身份认证、访问控制和加密算法保障平台及模型服务的可信。在高可靠性方面，边缘 算力平台遵循电信级设计标准，采用无单点故障架构与多层冗余备份机制，支持故障自动隔离和秒 级容灾切换，保证核心网关键功能连续稳定运行，满足超高可靠性要求。同时，完善的监控告警与 智能运维体系能够实时发现异常并自动恢复，进一步提升平台运行的稳定性与可靠性。 08

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。 矿山微电网正从“辅助供电系统”进化为“零碳矿山核心基 础设施”。预计 2030 及阴 雨天气情况，通过配置 5.1MWp 光伏、2.5MW/5MWh 储能及备用柴发，精准覆盖矿区日间 1700kW、夜间 300kW 的负荷需求。采用华为智能微网解决方案，确保在恶劣工况下的高可靠性与高效运维，并且支持灵活 扩容，计划远期增加光储容量接入水电形成水光储柴微电网系统项目。 沙特红海全球最大光储微网项目是“沙特阿拉伯 2030 愿景”策划的重点基础设施项目，是沙特首次采用

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 年钢铁行业大型 PLC 市场竞争格局（单位：%） 在中国冶金行业的大型 PLC 市场，外资品牌目前占据主导地位（如图 4.6）。 这主要源于冶金行业高温、高粉尘等严苛工况对大型 PLC 提出了特殊的高可靠性 要求，而外资品牌凭借其在冗余设计、系统扩展性等方面的显著优势，更能满足 这些需求。因此，用户普遍倾向于选择西门子、施耐德、罗克韦尔等国际品牌， 这些品牌不仅技术成熟度高，且较早进入中国市场，积累了深厚的应用基础。

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 实时工具套件还提供了卓越的实时存储能力。通过 挂载 Kithara 指定型号的专用硬盘，系统可以在实时核中独立处理数据读写操作，实现高达 2GB/s 的读写速度，并支持 RAID0 配置，确保海量生产数据的实时存储和高可靠性访问。 • 丰富 AI 算法生态：为全面支持 AI 控制模型的部署，Kithara 集成了完整的算法库生态系统，包括： ‒ 机器学习支持：集成 dlib 开源机器学习库，支持各种 AI 算法的边缘部署

JFET，到电压等级为 80 V 至 650 V 的超高速开关 GaN HEMT，再到能够向处理器传输数千安培电流 的先进硅基解决方案（例如，IBC 和背面垂直电压调节模块）。这些产品在苛刻要求下亦能保持高品质与高可靠性， 是确保吉瓦级数据中心实现无障碍稳定运行的关键基础。 预测六：配电将从交流系统转向直流微电网 要在 AI 数据中心实现极致能效，必须对整个配电链——从发电到用电——进行全面优化。当功率需求逼近吉瓦级时，

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