转载请注明“刊载于《电子政务》2024年第11期”。
引用参考文献格式：
于施洋，马骁，郭明军，等. 国家算力大通道总体布局和推进策略研究[J]. 电子政务，2024(11): 54-67.
摘 要：随着“东数西算”工程纵深推进、全国一体化算力网加速建设，我国算力资源总体布局不断优化。为应对人工智能创新应用爆发式增长对算力高质量供给提出的新要求，综合考虑我国能源分布、区域协同、人口和产业布局、总体安全等因素，提出打造国家算力大通道的战略构想，即面向京津冀、长三角、粤港澳三大产业基础雄厚、算力需求旺盛地区，充分发挥国家算力枢纽节点“算力高地”作用，打造横贯东西的北、中、南三条算力大通道，明确大通道的主干线、支线、算力调度枢纽、关键覆盖区和延伸辐射带等范围。坚持需求导向、目标导向的原则，从“优布局、推试点”“促创新、强应用”“全联通、育生态”三方面，分步骤、分阶段推进国家算力大通道建设，为网络强国、数字中国建设提供强大引擎。
关键词：算力网；东数西算；算力大通道；算力调度；算电协同；区域协同
DOI：10.16582/j.cnki.dzzw.2024.11.005
一、引言
随着全球数字化进程加速演进，世界主要国家纷纷加强算力体系战略布局。我国高度重视算力基础设施建设，将算力作为数字经济时代的新质生产力。早在2016年10月，中央提出：“建设全国一体化的国家大数据中心，推进技术融合、业务融合、数据融合，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务。”2021年10月，中央强调，要加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。2023年2月，中共中央、国务院印发实施《数字中国建设整体布局规划》，提出打通数字基础设施大动脉，促进东西部算力资源高效互补和协同联动。《2024年政府工作报告》提出：“适度超前建设数字基础设施，加快形成全国一体化算力体系，培育算力产业生态。”
近年来，人工智能创新应用的爆发式增长对算力供给提出新的更高的要求，数据中心绿电使用占比较低、非枢纽节点融入机制尚不成熟、西部算力产业存在同质化竞争、数据中心整体安全能力亟待提升等新问题新挑战不断出现，面向“十五五”，如何充分发挥我国数据中心、网络、能源、人口、产业等方面资源禀赋，进一步优化我国算力体系总体布局，对于提升算力资源总体利用效能、打造国际竞争新优势具有重要的现实意义。
二、国外算力资源布局建设情况研究
算力资源布局的核心是根据不同地区产业发展、市场需求、应用场景和技术发展等情况，合理分布算力节点，确保算力资源高效开发利用。随着全球数字经济快速发展，大国博弈已延伸至算力领域[1]，美国、欧洲、日本等全球主要发达国家和地区认识到算力布局对赢得未来科技竞争新优势的重要性，纷纷通过合理布局算力资源，抢占未来全球竞争制高点。
（一）美国：前瞻政策与市场要素驱动
美国持续超前谋划算力资源布局，充分发挥以企业为主的市场驱动作用。1990年代初克林顿政府提出著名的“信息高速公路计划”，明确在20年内投入2000-4000亿美元建设覆盖全美大部分地区的国家信息基础设施，作为美国发展政策的重点和产业发展的基础，这一举措为美国创造了罕见的经济增长奇迹。[2]2010年，美国联邦政府提出联邦数据中心整合计划，各州共同推动数据中心大型化、一体化、绿色化建设。[3]2020年至2021年，相继发布《引领未来先进计算生态系统战略计划》和《2021年美国创新与竞争法案》，提出推动构建覆盖政产学研的国家级算力体系和高速宽带网络，力保算力领域领先优势。[4]2023年1月，国家科学基金会与白宫科学和技术政策办公室组建工作组，联合制定了美国“国家人工智能研究资源”的基础设施建设路线图，包括构建多方参与的平台治理体系、提供专门资金支持、分阶段建设基础设施以扩充算力资源和推动数据资源汇聚。2024年，美国宣布成立人工智能数据中心基础设施工作组以协调政府各部门的政策[5]，满足人工智能项目大规模的算力需求。
前瞻性政策为美国算力产业和技术路线发展提供了强有力的支持，同时，市场驱动因素也深刻影响了美国的算力体系布局[6]，企业在选择算力节点的部署位置时，通常优先考虑与主要市场的网络时延、当地电力和水资源供给情况、土地价格等，强调算力供给侧靠近需求侧，部分龙头企业和有特殊需求的企业考虑实现跨区域算力供给。总体来看，美国数据中心分布呈现“一极多点”态势，多数超大规模数据中心集中建设在弗吉尼亚州北部[7]，微软、谷歌、Meta等科技巨头均在此布局，其他数据中心主要建设在德克萨斯、加利福尼亚、伊利诺斯、俄亥俄等州[8]。同时，美国对电力设施的跨区域一体化布局重视程度也在持续提升，并呼吁向中国学习。美国星座能源公司强调，为满足人工智能日益增长的电力需求，美国应效仿中国，《华盛顿邮报》刊文报道，美国老化电网已无法负荷人工智能计算，需学习中国建设高压输电走廊。
（二）欧洲：政策协同与区域联动发展
欧洲算力资源布局注重政策之间和区域之间的协同发展。2018年，欧盟发起《欧洲高性能计算共同计划》，旨在欧洲范围内建设一体化的百亿亿次（E级）超级计算基础设施，维持并提升欧洲在高性能计算领域的领先水平。[9]2020年，欧盟出台《欧盟数据战略》，从技术、组织、法律等层面搭建了“三横两纵一应用”的欧洲共同数据空间架构，全面推进欧盟内部的数据流通利用，为促进算力体系的有效应用奠定政策基础。[10]2021年，欧盟发布《2030数字罗盘：欧洲数字十年之路》，计划部署1万个边缘计算节点，确保所有欧盟家庭实现千兆连接，到2030年实现四分之三的欧盟企业使用云计算服务、大数据和人工智能。《2030数字罗盘：欧洲数字十年之路》采用“多国项目”的形式实施，即由欧盟委员会牵头，动员和协调欧盟预算、成员国政府与私人部门投资建设数据中心和5G通信网络。[11]
与美国市场化主导的算力布局不同，欧洲算力体系建设多涉及跨国界合作，所以更依赖政府政策引导。欧洲通过统一的战略框架和协调机制打破了各国之间的算力发展壁垒，避免了各自为政的局面，有效促进了成员国之间的算力资源能够实现共享与协同发展，进而形成一个覆盖整个欧盟的统一算力体系，提升了算力整体竞争力。欧洲的区域协同理念也体现在算力资源的分配与优化上，使得不同国家和地区可以根据自身的资源禀赋和需求特点来规划和部署算力资源。
（三）日本：需求导向与集中建设并重
日本算力体系的政策规划紧密围绕社会应用需求。2001年，日本IT战略总部出台《e-Japan战略》[12]，着眼于建设和发展全国信息基础设施，提升各级网络的硬件水平。随后，日本信息与通信省制订了“u-Japan综合政策”[13]，旨在打造泛在网络的信息基础设施，以社会各类应用需求引导未来信息网络建设。2020年到2021年，日本政府着重培育云服务产业，陆续发布了《量子技术创新战略（2020年）》《半导体数字产业战略（2021年）》《人工智能战略（2022年）》等系列政策，支持云技术发展，开发量子计算机、超级计算机和人工智能计算机等下一代计算基础设施。[14]2022年，日本数字厅牵头制订《实现数字社会的重点计划》，确保支撑数字社会的系统和技术，包括推进数据中心建设和实现数字社会必需的技术研发和实证等。
近年来，随着日本企业数字化转型加速和远程办公等技术进一步普及，数据中心需求剧增，东京都市圈作为日本的经济和科技中心，地理位置居中，靠近互联网交换中心和算力用户，便于数据流通和处理，因此成为数据中心建设首选之地。目前，日本大部分数据中心都集中建设在东京都市圈，但东京数据中心利用率趋于饱和，数据中心建设向靠近东京都市中心之外的印西市等周边地区转移[15]，形成“一核多点”的总体布局。东京数据中心密集建设，也对电网供电能力提出了较高的要求，据统计，东京都市圈的数据中心电力容量高于上海和悉尼，并且还将持续增长。[16]
三、我国算力体系建设现状与特点
近年来，我国加快统筹谋划算力体系布局，着力提高资源利用效率与服务能力，通过启动实施“东数西算”工程，加快建设全国一体化算力网，大幅提升跨区域的算力资源调度能力，促进全国算力资源、绿色能源高效匹配，以算力高质量发展促进经济高质量发展。
（一）全国一体化算力网体系顶层设计不断完善
我国高度重视算力资源统筹布局，近年来陆续出台算力领域系列政策文件，加快推进算力基础设施化。2020年12月，国家发展和改革委员会等部门印发《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》（发改高技〔2020〕1922号），强调优化数据中心建设布局，推动算力、算法、数据和应用资源的集约化和服务化创新，支撑各行业数字化升级和产业数字化转型。2021年5月，国家发展和改革委员会联合四部门印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》（发改高技〔2021〕709号），提出布局建设八大枢纽节点，加快实施“东数西算”工程，针对算力资源“东部不足、西部过剩”的分布不平衡局面，通过优化数据中心建设布局，有效引导东部算力需求向西部转移，同时将东部生成的大量数据资源转移到西部进行存储、计算反馈[17]。
“东数西算”工程是我国推进算力体系一体化布局的战略举措，为构建全国统一高效的算力服务体系打下坚实基础。为进一步拓展和深化“东数西算”工程，2023年12月，国家发展和改革委员会等部门联合印发《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》（发改数据〔2023〕1779号），着眼于通用算力、智能算力、超级算力一体化布局，东中西部算力一体化协同，算力与数据、算法一体化应用，算力与绿色电力一体化融合，算力发展与安全保障一体化推进等五个“一体化”，促进“东数东算”“西数西算”与“东数西算”协同推进，充分发挥国家算力枢纽节点优势，优化算力资源并网调度技术方案和商业模式，增加低成本、高品质、易使用的算力供给，推动算力供需平衡，实现算力资源高效供需匹配[18]。截至2023年底，我国提供算力服务的在用机架数达810万标准机架，算力总规模超230EFLOPS，到2024年6月底，东西部枢纽节点间网络时延已基本满足20毫秒要求[19]，加快推动算力从可用到好用，形成“绿色、安全、均衡、高效”的新质算力供给[20]。
（二）横跨我国东中西部的高速通信网络加速建设
为解决重点城市通信紧张问题，我国从1986年起开始建设连接京沪杭和京汉广的通信光缆，1996年至2000年对已经建成的光缆网进行延伸、加密、沟通、连接，组成一个纵横交错、经纬互织的干线网，根据我国城市布局和信息流向，确定了“八纵八横”光缆网格局。随后，中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、国家公用经济信息通信网（CHINAGBN）四大骨干网和中国移动互联网（CMNET）、中国联通计算机互联网（UNINET）等运营商网络相继建成，形成了骨干网络体系，为后续5G和光纤网络的广泛铺设及其他网络技术的提升打下了基础。
目前，我国通信网络进入加速升级新阶段。5G网络覆盖面和技术显著提升，截至2023年底，5G基站数达337.7万个，同比增长46.1%。基础电信企业IP骨干网、城域网、接入网IPv6改造全面完成，全国网络基础设施已全面支持IPv6。光纤宽带网络技术不断升级、服务能力增强。具备千兆网络服务能力的10G PON端口数达2302万个，增幅达51.2%，已形成覆盖超5亿户家庭的能力。[21]确定性网络技术在高速超长距离传输中为用户提供低时延、低抖动、高通量和高可靠性的网络服务，成为“东数西算”的重要底座。[22]截至2023年底，我国规划建设超180条“东数西算”干线光缆，显著改善跨东西部数据传输质量。[23]截至2024年8月，未来网络试验设施CENI已覆盖全国40个核心城市节点以及沿途的133个城市节点，骨干光缆总长度达到3.4万公里。[24]通信网络的快速发展为未来我国算力体系布局的优化提供了有力支撑。
（三）跨区域算力调度研究与实践探索持续深化
算力调度是根据算力用户方的应用需求和算力生产方的供给能力，实现各类算力资源与应用需求的精准匹配，为用户优选出高性价比算力的过程。[25]跨区域算力调度是解决区域间算力需求与资源分布不平衡、算网协同性不强等问题的核心举措[26]，是支撑算力体系优化布局的重要环节。“东数西算”工程实施以来，产学研各方在跨区域算力调度的技术平台、运行机制等方面积极开展了诸多研究与实践，推动算力调度技术在全国范围内加快普及应用。
在技术创新应用方面，形成了多种技术路线、调度平台和实践应用。如中国科学院计算技术研究所提出一种由云、网、端的新型设备和一个控制中枢组成的新兴信息基础设施——“信息高铁”[27]。鹏城实验室提出“中国算力网”研究计划，目标是让用户像用电一样方便地使用算力[28]。中国移动从算力感知网络体系架构、算力度量、算力感知、算力路由等层面描述了面向算网一体化的新型基础网络[29]，搭建了混合算力感知调度人工智能平台。中国联通制定了集算网控制、编排、管理、转发等功能于一体的算力网络体系架构[30]，构建了算网一体化编排调度平台、天穹算力运营调度平台和边缘计算平台。中国电信提出云网融合目标技术架构[31]，推出天翼云4.0算力分发网络平台“息壤”。思特奇搭建了算网融合一体化运营平台，为实现算力资源的管理、调度、控制、提供、编排、运维、运营提供全方位的功能服务[32]。华为推出了公共多样性算力服务平台，实现从能源效率PUE最佳到有效算力CUE最佳的跨越[33]。
在地方实践探索方面，一些地区建立了点对点“结对子”等跨区域协同发展模式，推动西部国家枢纽节点与东部、中部地区算力需求旺盛城市开展算力协同调度。如郑州、庆阳、哈密构建起以庆阳、哈密为“算力电力供给站”、郑州为“算力中继站”的“三角”数算电融合体系，打造全国首个横跨东西的算力调度通道。[34]深圳市工业和信息化局与贵州省大数据发展管理局、贵州贵安新区管理委员会签署《联合推进“东数西算”实施算力协同发展战略合作框架协议》，共同开展网络互联互通、算力资源供需合作、算力资源协同一体化等合作。[35]上海搭建了多元异构算力调度平台，与联通云、有孚网络、万国数据、优刻得、中科曙光等企业达成战略合作，与十余家云计算平台实现互联互通，累计归拢通算、超算、智算资源超8000P。中科曙光搭建全国首个“算力可用、可控、可计量”的一体化算力交易调度平台、算力服务交易解决方案平台，实现黑龙江、京津冀、河南等地自有智算中心的互联和一体化调度。[36]重庆渝中区与新疆哈密两地签署《重庆市渝中区人民政府 哈密市人民政府战略合作协议》，成立西部算电协同创新中心，打造基于绿色能源与新型算力联动的“疆算入渝”的算力产业链协同发展模式，携手培育算力产业生态。[37]
（四）算力和绿色电力的协同发展机制日益健全
近年来，全球数据中心对电力的消耗速度显著提升。OpenAI的ChatGPT每天响应2亿个请求消耗的电力超过50万度，相当于1.7万个美国家庭的用电量。[38]如果将生成式人工智能集成到谷歌的每一个搜索中，谷歌将需要大约40万台服务器，每年将消耗228亿度电。[39]我国数据中心耗电量也呈现出快速增长趋势，给电网系统带来了越来越大的压力。因此，实现算力网与电网建设的“双向匹配”是亟须解决的新挑战。
在政策层面，我国部分省市相继出台政策规划，加快推动算电协同发展。西部地区聚焦可再生能源消纳，利用自身丰富的清洁电力资源打造绿色算力基地。青海印发《青海省促进绿色算力产业发展若干措施》，提出推动算电融合，开展算力电力联合调度协同试点。内蒙古印发《呼和浩特市、乌兰察布市数据中心电算一体化发展方案》，提出通过适度超前做好新能源场址预留和电网规划建设、电力交易、绿电直供等措施。东部地区积极建设绿色低碳数据中心集群以满足旺盛的算力需求。《上海市智能算力基础设施高质量发展“算力浦江”智算行动实施方案（2024-2025年）》提出，结合大数据分析、人工智能算法建模等技术，探索电网算网一体化“源网荷储”协同方案。
在机制层面，国内科研院所和企业积极研发绿电创新技术，为数据中心提供绿色稳定的电力支持。粤港澳大湾区大数据研究院联合算力电力相关机构于2024年组建算电协同创新中心，打造全球首个算力与电力协同创新的顶尖研发中心；华北电力大学与阿里巴巴合作开展的可再生能源消纳驱动的数据中心“算力-电力”优化调度项目以试运行方式参与了华北电力调峰辅助服务市场[40]；华工能源将打造面向碳达峰、碳中和的算力网数能产融智慧能源生态体系，基于区域数据中心，建设区域统一的能源大数据底座，建立新型能源运营管理体系；腾讯携手英特尔、中国电信，针对数据中心算力电力协同需求响应进行了深入研究。
总体来看，我国算力与绿色电力体系的协同发展趋势已初步形成，东中西部算力和电力资源互补、区域协调推进的格局加速构建，为进一步优化算力体系布局奠定了能源供给基础。
（五）东中西部算力产业梯次发展格局逐步显现
算力产业具有链条长、覆盖门类广、投资规模大、带动效应强等特点[41]，通过算力枢纽和数据中心集群建设，可有效带动产业上下游投资。截至2024年6月底，“东数西算”工程八大国家枢纽节点直接投资超过435亿元，拉动投资超过2000亿元。超大型、大型数据中心建设正加速向西部地区汇聚[42]，中西部城市算力资源供给能力不断增强，为东部算力产业有序向中西部地区迁移创造了有利条件。
从需求侧看，京津冀、长三角、粤港澳大湾区等东部地区经济规模体量大，低空经济、智能网联汽车等新产业发展速度快，数据处理等算力需求旺盛且持续攀升。由于东部地区土地、能源等资源紧张，大规模智算中心建设和可持续发展面临挑战，需要与中西部协同发展，既有利于降低东部地区的人力和资源成本，也能提升东部算力产业综合竞争力，推动区域经济高质量发展。
从供给侧看，中西部地区风光水电等清洁能源丰富、区位优势突出，具备发展绿色数据中心、承接东部算力需求的潜力，与东部协同发展可有效带动数字产业的快速崛起。例如，宁夏通过“东数西算”工程吸引了众多互联网企业和云计算厂商的投资，预计到2025年数字经济规模将突破1000亿元，占地区生产总值的比重将大幅提升；庆阳以优越的区位优势和丰富的能源资源积极承接东部算力需求，规划建设了10万机架的大数据中心集群，将新增就业岗位上万个，每年实现利税数亿元；乌兰察布凭借其低温、低电价等优势，吸引了众多大型数据中心落地，为当地带来数百亿元的经济收入。
整体看，优化算力体系布局不仅能够提升资源配置效率，改造重塑区域产业分工，也能推动绿色发展和区域协调发展，为西部地区带来前所未有的发展机遇，助力形成东中西部梯次化、差异化的产业协同发展新格局。如工业互联网、远程医疗、自动驾驶等需要频繁访问计算节点、网络时延要求高的实时在线类“热数据”处理产业适宜在东部发展，而数据存储备份[43]、图像渲染[44]、数据加工[45]、科学计算[46]、格点量子色动力学[47]、分子动力学模拟、材料计算、生物信息等访问频率低、网络时延要求不高的“冷数据”以及介于两者之间的“温数据”处理产业，适宜于西部地区布局建设[48]。
（六）算力网安全防护设施建设取得阶段性进展
算力网安全防护不仅包括网络、数据、应用安全防护，还应当考虑能源等基础支撑的安全保障。近年来，我国网络和数据安全战略布局初步形成，面向数据中心集群的电力支撑保障实现有序配套，一体化算力安全防护能力不断提升。
在总体国家安全观指引下，《网络安全法》《数据安全法》和《个人信息保护法》构成了我国网络和数据安全立法的基础。网信、公安、工信、密码、市场监管等部门以专项行动等方式持续加大对违法违规收集使用个人信息、数据非法获取和交易等重点问题整治力度，网络和数据安全监管实践有序推进。同时，相关业务主管部门配套制定了数据分类分级、数据出境管理、数据安全评估等相关法规政策。数据中心建设、运营等相关主体基本按照国家标准和企业自身要求完成了网络、数据等领域安全体系的构建，如等保2.0、密评等，也自主建立了相关制度规范、应急预案和处置流程。在能源方面，多种公共电力设施得到了保障，如庆阳、和林格尔、贵安、韶关、芜湖等5个数据中心集群区域已投运550kV变电站6座、220kV变电站26座、110kV变电站148座，保障数据中心的稳定运行。
四、进一步优化我国算力体系总体布局的现实要求
“算力即国力”，算力日益成为增强国家竞争力的核心要素。进一步优化全国算力资源总体布局，前瞻性布局建设国家算力大通道，既是积极应对国家地缘政治挑战、保障我国数字经济发展安全的战略举措，也是充分发挥东西部能源资源、实现产业结构优化、区域协调发展的重要抓手，同时还是综合考量网络时延、气候条件、人口和产业需求等条件的最佳选择。
（一）从“人人互联”迈向“万物互联”：需要推动我国数据传输由“东强西弱”转向“全面均衡”
随着大数据、人工智能、物联网等技术的普及应用，网络从聚焦人与人的互联，逐步转变为人与人互联、人与物互联以及物与物互联的并存。截至2023年底，我国移动物联网络用户数量持续增加、应用场景更加丰富多样。蜂窝物联网终端用户数达23.32亿户，同比增长26.4%，占移动终端连接总数比重达到57.5%。公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域蜂窝物联网终端的规模分别达7.99亿户、4.54亿户、3.35亿户和2.65亿户。
以往我国骨干网络体系主要面向东中部地区建设，满足南北向数据流量相对较多的需求。面向“十五五”，大模型离线训练、图像渲染和自动驾驶、工业互联网等多元应用场景持续落地西部，东西向网络流量规模将快速提升，我国网络流量将从以南北向流量为主转变为东西与南北大规模流量并存。因此，亟待加强技术和运营机制创新，健全东西横向的高速网络传输体系，打造高通量跨区域算力传输通道，进一步优化我国骨干网络总体布局。
（二）从“火电为主”迈向“绿电引领”：需要加快推动西部绿色能源丰沛地区数据中心建设
数据中心作为数字经济发展的重要基座，其能耗和碳排放呈现出快速增长趋势，根据国家能源局、中国能源报统计，2020年、2021年、2022年我国数据中心耗电量分别为2045、2166、2700亿千瓦时[49]，按照3年平均增长率测算，2023年我国数据中心耗电量达到3113亿千瓦时，约为2020年的1.5倍。生态环境部环境规划院测算，到2025年，全国数据中心能源消耗总量将达到3500亿千瓦时，约占全社会用电量的4%，二氧化碳排放量达2.1亿吨，占全国二氧化碳排放量的比例接近2%，我国的数据中心节能存在较大的提升空间。[50]
我国西部土地广阔、清洁能源丰富、电价低廉，2022年2月，国家发展和改革委员会、国家能源局发布《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》，在库布齐、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林沙漠等西部地区规划建设大型清洁能源供给基地，西部地区将成为我国清洁能源供给的核心区。目前，中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心、秦淮数据零碳数据中心产业基地、宁夏中卫“东数西算”智慧零碳大数据产业园等就近充分利用清洁能源的新型数据中心，越来越多地在西部布局建设。继续推动数据中心向西部迁移布局，不仅能够节约“西电东送”的成本，还能提高西部光伏、风电等清洁能源的使用率。据测算，我国数据中心依托西电东输的用电量约为21.44亿度，平均用电损耗约6%。如将部分东部地区算力需求转移到西部，“东数西算”联合“西电东输”，可节省1.3亿度电、3.9万吨标准煤[51]。
（三）从“消费互联网”迈向“产业互联网”：需要推动数字技术与实体产业深度融合
过去数十年，我国消费互联网发展取得了举世瞩目的成绩，涌现出阿里巴巴、腾讯、百度、京东等一批世界知名互联网企业，产生了近11亿的网民规模。随着互联网普及率达到77.5%，移动互联网月活用户增速持续下降，消费互联网的增量红利逐渐消退，以人工智能大模型、工业互联网、5G等为代表的新型数字技术正加速渗透到技术创新、产业培育、应用融合等经济发展的各个环节，推动“以人口红利为主”的消费互联网向“以产业升级为主”的产业互联网加速转变。产业互联网主要利用数字技术把产业各要素、各环节全部数字化、网络化，对各个垂直产业的产业链和内部的价值链进行重塑和改造，进而形成新的产业协作、资源配置和价值创造体系[52]。据测算，仅仅在航空、电力、医疗保健、铁路、油气5个领域建设产业互联网，假设只提高1%的效益，平均每年就能产生200亿美元的价值。我国传统产业规模巨大，发展产业互联网价值空间广阔。
产业互联网的发展需要构建涵盖网络、算力、数据、安全等要素的数字化、网络化、智能化、智慧化新型基础设施[53]。从区域经济、产业基础、地理区位，以及风光水电等资源统筹考虑，对算力等可灵活部署、跨区域提供服务的动态资源进行进一步优化布局，既有利于带动中西部具有巨大潜力的产业互联网充分融入数字产业分工、带动产业升级，也有利于有效提升沿线省域的网络建设和算力服务水平，推动沿线地区算力产业一体化协调发展，加速我国产业互联网各类要素的汇聚与融合，促进数字技术与实体产业深度融合。
（四）从“局部安全”迈向“总体安全”：需要强化数据中心业务连续性保障和抗打击能力
算力是高端技术应用和创新的核心驱动力，也是国家安全和战略决策的重要保障[54]，需要从全局高度重新审视当前数据中心集群安全的发展范式，构建适应未来数字经济发展的“大安全”治理体系。
从总体看，现有算力体系布局需要从数据中心、网络、数据、能源和应用等方面全面考虑并解决所面临的新安全风险。如国家枢纽节点、数据中心集群、数据中心等一体化安全防护标准和规则尚不健全，集群内各数据中心安全防护能力参差不齐，存在安全防护薄弱环节，容易受到外部攻击，导致整个集群陷入安全风险。算力安全感知预警和重大事件应对处置的能力不强，电力与数据中心建设规划不同步等问题仍然存在。面对全球经济环境变化与地缘政治叠加风险，应坚持贯彻落实总体国家安全观要求，从全局角度构筑更加安全的算力服务体系，推动算力向战略纵深地区的西部地区转移建设，构筑西部算力安全“新三线”，在降低PUE等能耗指标的基础上提升极端情况下的抗打击能力，在满足数字化、网络化、智能化建设需求的基础上，建设涵盖数据中心、网络、数据、能源和应用等安全于一体的算力安全防护体系，保障我国算力基础设施总体安全运行。
五、国家算力大通道总体构想
（一）概念与框架
算力大通道的建设目标是促进全国范围内算力资源的一体化布局，实现算力资源在区域内以及跨区域的高效供给，满足不同行业和用户多样化的算力需求，并依托通道内数据中心、网络等设施建设，带动相关产业和创新应用的跨区域迁移，促进区域经济可持续发展。算力大通道不仅是算力资源的高效整合和协同调度，还涵盖数据中心、算力传输网络等设施的统筹规划布局与建设，以及推动算力相关产业的合理转移和创新应用等。算力大通道“三层两体系”的总体架构参见图1。
⒈算力资源供给层
算力资源供给层是算力大通道的技术底座，为计算任务的执行提供必要的算力、网络等硬件支撑，保障数据的高通量、安全传输以及计算结果及时反馈等，为上层算力资源调度运营提供基础性算网保障。
在算力方面，依托通用数据中心、智算中心、超算中心、量子中心等建设，提供不同类型、不同规模的算力资源，满足从日常数据处理到复杂科学计算等各类计算需求。基于多元算力的互联互通和资源协作机制，实现跨区域、跨行业的算力资源融合供给，使得算力资源的使用更加灵活和经济，提升计算效率和经济效益。在网络方面，通过强化国家算力枢纽节点的通信骨干定位，建设跨区域、多层次算力高速直连网络，实现省级、区域级等多级网络的更高效联通。同时，加快全光网络、5G、SRv6等先进网络技术推广应用，显著降低网络时延，实现数据快速可靠传输，进一步提升网络传输效率和安全性。
⒉算力调度运营层
算力调度运营层是支撑算力大通道网络和算力资源动态感知、灵活调度、智能分配、全局监测的关键环节，是促进算力供需对接、运营管理、交易结算等业务顺利开展的核心组成部分，包括算力监测调度和算力运营两方面。
算力监测调度承担算力资源的全局监测、高效管理和优化分配等功能，通过打造算力监测平台、区域内算力调度平台、跨区域算力调度平台等，确保网络、算力、电力、应用等方面指标实时采集汇聚和统计分析，促进算力资源按需分配和灵活调度。算力运营专注于算力资源的市场化配置及价值实现，通过建立健全算力运营和交易平台，完善算力并网、算力交易撮合和算力服务等机制，促进算力供需的高效匹配、合规交易和充分利用。
⒊算力资源应用层
算力资源应用层是支撑算力大通道相关产业协同，以及算力体系与电力体系协同的关键。通过算力资源与各行各业的深度融合应用，促进形成一个互联互通、高效协同的区域算力产业应用生态。算力资源应用层包括算产协同、数算协同和算电协同三个组成部分。
第一，算产协同。推动算力资源与产业深度结合。算力大通道的建设需求带动上游软硬件基础设施与配套设备、中游算力运营服务和下游数算应用服务产业向西部迁移，促进上中下游产业梯次配套、跨区域协同创新。同时，依托算力大通道提供的计算能力赋能传统产业产品设计、生产流程优化、服务效率提升等，加速中西部地区产业转型升级，带动传统产业数字化、智能化转型。
第二，数算协同。充分利用算力大通道算力资源，推动数据流通体系与算力支撑体系协同运行，促进算力、数据、算法融合发展，深化行业数据和算力协同应用，构建可信计算网络环境，促进不同主体之间开展安全可信的数据共享交换和流通交易。
第三，算电协同。算力节点与电力节点融合方面，通过构建算力节点“源网荷储”一体化体系，使算力节点成为新型电力系统结构下保障区域电网稳定的“压舱石”。在算力市场与电力市场融合方面，推动算力市场充分借鉴电力市场建设的成熟经验，促进算力价格与电力价格的交叉关联，实现算力与电力两个市场的双向对接。在算力网与电力网融合方面，借鉴电力网的布局、建设、调度等经验，充分融合算力网与电力网的区域特性和调度能力，开展跨省、跨区开展多时空尺度的算力与电力协同调度。
⒋标准规范体系
算力标准规范体系是算力大通道建设的关键支撑，有利于促进技术合作，加速培育算力服务新业态，主要包括基础支撑、高性能计算、跨域调度、数算融合、算电协同和安全保障等。基础支撑类主要从通用、可靠性、可扩展性等方面明确全国一体化算力体系基本概念，提高软硬件设备的持久性、可靠性和可扩展性。高性能计算类主要从高性能计算系统架构、多元异构算力资源管理、算力服务普惠等方面明确各算力系统设计、适配、互联互通以及运营服务等要求。跨域调度类主要从资源管理、跨域管控调度、统一运营交易等方面提出跨域调度过程中算力资源注册、度量、标识、调度、匹配以及运营活动等要求。数算融合类主要从数据标识编码、数算应用、可信数据流通等方面提出多源异构数据与算力融合的接入、流通、应用、安全等要求。算电协同类主要从节能、规划、运营和绿色交易等方面规范算力与电力的同步规划、同步建设、同步应用要求。安全保障类主要从安全防护体系建设、管理、技术和运营等方面提出一体协同的安全防护能力建设要求。
⒌安全保护体系
国家算力大通道建设必须以安全为基础，围绕管理机制、网络建设、数据中心设施、数据、电力和应用等各方面，强化一体协同的安全防护能力，增强各主体之间作业协同，实现算力大通道多层级的风险监测、统一指挥、快速处置、信息共享等安全防护目标。如采取入侵检测与防护、分布式安全服务管理、实时智能防护、安全软硬件国产化等措施确保算力大通道的网络、数据和算力运行安全，通过建设自主可控的一体化安全防护平台，实现攻击的高效检测与应对、异常和恶意流量以及数据包的快速检测，确保网络数据应用安全。
（二）总体定位
国家算力大通道总体定位于打造5个“大通道”，即面向数字时代的数字经济产业迁移的大通道、数据算力融合应用的大通道、算力电力协同创新的大通道、网络数据安全保障的大通道和数字经济国际合作的大通道。
⒈数字经济产业迁移大通道
我国数字经济发展整体呈现“沿海强、内陆弱”的特点，推动形成类似电力网、高速公路网的纵横交错的国家算力大通道，充分发挥西部地区土地、人力、电力等成本优势，以普惠算力吸引东部数据到西部加工处理，推动东部人工智能模型训练、机器学习、视频渲染、离线分析、存储备份等业务向西部迁移，带动西部算力产业发展，实现数字经济时代区域经济的协调可持续发展。
⒉数据算力融合应用大通道
依托算力大通道建设的跨区域算力调度体系可以实现多样化算力需求的高效匹配，通过感知可调度的通用算力、智能算力、超级算力等算力资源，优化算力共享分配和任务计算效率，实现将不同类型的算力、数据等资源高效精准地调度到有相应需求的资源节点中，促进算力与数据、算法的一体化应用，实现数据要素的协同优化、复用增效和融合创新，有助于培育新业态新模式，发挥数据要素的放大、叠加、倍增作用，提高全要素生产率。
⒊算力电力协同创新大通道
算力大通道促进算力需求由东向西转移，有助于充分发挥西部地区丰沛的绿电资源优势，提升数据中心清洁能源使用率，推动西部地区由“瓦特”产业向“比特”产业转变。通过利用“源网荷储”等新型电力系统模式，建立算力和电力一体化双向调节机制，实现算力节点与电力节点在安全管控、节能降费等场景协同应用，提升算力电力生产端效率。通过电力网与算力网的“双网协同”，促进具有稳定、安全、经济的多时空尺度算力与电力调度协同优化，推动算力网与电力网在建设、协同调度方面实现协同创新和融合发展，实现算力与电力的双向奔赴。
⒋网络数据安全保障大通道
构建算力大通道，必须立足全局，筑牢网络、数据、算力等安全底线。依托国家算力大通道建设，枢纽节点将进一步强化自主防护能力，建立起覆盖应急处置、安全监测、运行监控等全生命周期的安全保障体系，通过跨区域算力调度体系建设，促进非枢纽节点按照枢纽节点的安全标准建立统一的安全防范体系。同时，通过促进全国数据向西部汇聚，充分发挥西部地区战略纵深地带的区位优势，提升极端条件下保障我国网络数据安全的能力。
⒌数字经济国际合作大通道
深入落实高质量共建“一带一路”倡议，算力大通道未来将延伸拓展到“一带一路”沿线国家和地区，探索开展离岸算力服务创新。一方面，充分发挥新疆、青海、甘肃、内蒙古等地的区位优势，面向中亚、西亚、中东输出算力资源，推动重庆、贵州、云南、广东、广西、海南等地面向南亚、东南亚等地提供算力供给服务，引导黑龙江等东北地区面向东北亚等地输出算力能力。另一方面，在沿海地区和内陆口岸等地区布局建设离岸算力网，在确保网络数据安全的前提下，提升跨境网络传输能力和国际数据通信服务能力，积极发展跨境算力贸易。
（三）布局原则
⒈选择数字经济发达、算力需求旺盛区
在选择算力大通道节点时，应坚持需求导向，优先考虑在产业基础雄厚、算力需求旺盛等具有显著数字产业发展潜力的地区构建国家算力大通道主干节点，加快推动形成新的经济增长点。应着重考察该地区在政策支持、基础设施建设、人才储备、产业链完整性等方面是否具有良好的数字经济发展环境，是否具有强烈的数据处理和分析等计算需求等内容。具体而言，京津冀、长三角、粤港澳、成渝城市群等地区具备独特的经济地位和发展速度，算力需求尤为旺盛，应成为优先考虑的布局区域。此外，一些具有完善基础设施和产业发展环境，且具有巨大的算力需求和数字产业发展潜力的省会城市或区域中心也是重点范畴。
⒉选择网络拓扑中心、算力产业链完备区
在全国网络拓扑结构中，一些地区地理位置独特，处于网络连接核心地位，拥有高度发达的信息通信网络，是数据流的重要交汇点。一些地区在硬件制造、软件开发、数据中心管理等方面具备较强的算力产业实力。选择此类地区作为算力大通道的承载点，相当于建立了算力大通道的“交通枢纽”，既能确保数据流和信息流的高效传输，满足各地区的计算需求，最大限度降低算力服务中因用户网络条件、地理区位等因素造成的不利影响，也能为这些地区带来更多的经济效益和技术创新机会，促进算力与经济发展良性互动。具体来说，在郑州、西安、武汉等中部地区城市，以及福州、长沙等国家级互联网骨干直联点，布局建设国家算力大通道，可推进此类地区强化算力资源供给能力，更好地满足东部地区算力需求。
⒊选择清洁能源丰沛、绿色算力富集区
在国家“双碳”战略背景下，选择具备丰富清洁能源供给和适宜建设数据中心集群的西北、西南地区作为算力大通道的资源供给核心节点，能够显著节约用电成本，降低碳排放，推动绿色低碳发展，提升数据中心的集约化水平。同时，也有助于优化算力资源分布，促进数字产业在国内的均衡布局，统筹东西部产业发展，为广大的西部、东北部等地区创新、发展带来新机遇。
⒋选择战略纵深腹地、安全防护屏障区
深入落实总体国家安全观，坚持以安全保发展、以发展促安全，立足我国算力总体发展安全格局，选择西部安全风险较低地区作为算力大通道更广阔的战略纵深安全保障空间。如在贵州、新疆、西藏等具有较大战略纵深、地理位置相对偏远，远离经济中心的地区建设数据中心，具备较低的地缘安全风险，有利于增强极端情况下的抗打击、抗风险能力，提升我国算力资源总体安全保障水平。
六、国家算力大通道的总体布局设想
结合“东数西算”工程以及全国一体化算力网建设进展，面向“十五五”期间人工智能创新应用带来的巨大算力需求，立足各地区发展基础及资源禀赋，提出构建国家算力大通道的总体布局设想，包括通道主干线、通道支线、算力调度枢纽、关键覆盖区和延伸辐射带。基于2023年第七次人口普查数据测算，国家算力大通道主干线和支线城市覆盖全国41个大型城市（300万人口以上），约58.8万亿GDP，3毫秒时延圈辐射全国100%的大型城市、98%以上的中小型城市（50万人口以上）和全国99%人口。
（一）主干线
国家算力大通道布局首先要贯通八大枢纽节点，同时带动风光水电等清洁能源丰富、区位优势突出、产业基础较好的非枢纽节点地区发展绿色算力，承接东部算力需求。算力大通道包括北线、中线、南线三条主干线（参见图2）。北线以京津冀为起点，连通河北、内蒙、山西、宁夏相关节点；中线以长三角为起点，连通安徽、河南、陕西、甘肃、青海，沿河西走廊贯通至新疆；南线以粤港澳大湾区为起点，连通广西、贵州、成渝，贯通至西藏。
（二）支线
面向所有省会城市、算力需求较为旺盛城市、地理枢纽城市，以及西部清洁能源丰富地区建设算力大通道支线（参见图3）。支线将实现光传输网络覆盖，升级现有光传输设备，建设算力并网平台，推动这些地区算力并网，因地制宜构建算力调度平台、算力运营平台等，实现枢纽节点算力资源与城市算力需求的“多对一”供需匹配，通过提供丰富多样的可调度算力，促进存量算力资源消纳，推动构建统一度量、统一计费、统一交易、统一结算的算力运营机制，建立全流程算力服务新生态。
（三）调度枢纽
推动建立“东中西部协同、节点内外联动”的算力调度体系。依托全国一体化算力网建设，充分发挥国家算力枢纽节点“算力高地”作用，立足枢纽节点起步区所在城市打造区域算力调度枢纽，率先实现枢纽节点内部算力统一高效调度，促进东西部枢纽节点间实现跨区域算力协同调度。鼓励节点外产业基础良好或绿电资源丰富的重点城市，积极对接区域算力调度枢纽，建立健全算力调度机制和配套设施，实现各类算力资源的灵活调度，带动当地算力产业发展，同时发挥引领示范作用，推动实现省内算力资源统一调度，对接联通全国一体化算力调度体系。
（四）关键覆盖区
算力大通道主干线和支线主要覆盖北京、上海、深圳、贵阳、芜湖、成都、重庆、庆阳、中卫、和林格尔、乌兰察布等数字经济产业发展高地和重要算力供给基地，以及西安、郑州、大同、巴州等区域优势明显或绿电资源丰富的城市或自治州。依托上述地区算力基础设施，以及各级算力调度枢纽的服务作用，算力服务可“以点带面”，辐射算力大通道主干线和支线周边地区，形成3ms时延算力服务圈的关键覆盖区，并促进算力相关产业发展。关键覆盖区的城市应拥有旺盛的算力需求、良好的数据中心建设基础或丰富的清洁能源。
（五）延伸辐射带
算力大通道联通京津冀、长江经济带和丝绸之路经济带内部主要城市，这些城市均具有较为丰富算力资源和独特的地理环境优势，可提升通道在东中西部的辐射带动作用，加强算力大通道的纵向连接能力，促进跨区域算力调度体系建设，扩大算力服务辐射的范围。
七、算力大通道建设的推进策略
坚持需求导向、目标导向的原则，综合考虑区位条件、绿电供应、算力成本等供给侧因素，网络时延、算力类型、应用场景等需求侧因素，以及枢纽节点与非枢纽节点高效协同等因素，分步骤、分阶段构建国家算力大通道，全面推动我国算力基础设施化建设。
第一，优布局，推试点。加快开展全国算力资源统计监测，摸清全国算力资源底数，积极推动跨区域算力调度体系建设，加快构建全国一体化的算力调度体系。科学评估并积极推动国家数据中心集群起步区范围拓展工作，加快促进非枢纽节点融入全国一体化算力网建设。面向“十五五”乃至2035年发展战略目标，开展我国算力体系总体规划研究，研究国家算力大通道北、中、南三线的最优路径、实施举措，明确国家算力大通道建设原则、建设目标、重点任务、保障措施等，围绕网络直连、算力监测调度、算电协同、数算协同、算网安全等重点领域，研究策划一批试点工程项目，推动算力计量、算力调度、算力结算、算电协同等领域标准规范制定及应用推广。
第二，促创新，强应用。开展算力领域基础性、战略性问题研究，促进算力经济与区域经济、能源经济的融合型理论创新。加强算力领域关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术研发，建设全国一体化算力网原型技术实验场，组建国家级算力网共性技术研发平台，促进跨区域算力调度与产业梯度有序转移有机协同，以算力大通道建设助推国家战略腹地建设和关键产业备份。有效应对人工智能创新应用对高质量算力供给的要求，强化国家算力枢纽节点“算力高地”作用，充分发挥西部绿电资源丰富地区优势，鼓励以城市“结对子”方式推动西部绿色算力供给与东部算力需求实现高效匹配对接，打造国家算力大通道建设样板，以点带面，发挥示范带动作用，加快建设北中南三条算力大通道。
第三，全联通，育生态。借鉴东西向的北线、中线、南线工程建设经验，将先进技术模式、建设模式、商业模式等推广应用到南北向的算力大通道建设，形成横跨东西、联通南北、纵横交错、全国一体的算力大通道。探索布局全国算力资源的统一管理机制，借鉴国家电网公司建设模式，探索组建国家算网公司，打造万亿级算力产业生态体系，促进算力经济高质量发展。推动“东数西算”工程持续“西进”，将算力基础设施建设沿着“一带一路”战略布局走向全球，实现算力与新能源、高铁、数字金融的协同出海，促进全球算力设施互联互通，面向全球提供算力服务、开展跨境算力贸易合作，助力打造全球数字命运共同体。
参考文献：
（略）
作者简介：
于施洋（1974—），男，博士，国家信息中心大数据发展部主任，研究员，研究方向为大数据决策支持与大数据发展战略研究。
马骁（1994—），男，博士研究生，国家信息中心大数据发展部算力经济处研究实习员，研究方向为大数据与数字经济、电子政务等。
郭明军（1978—），男，博士，国家信息中心大数据发展部算力经济处处长，高级经济师，研究方向为算力基础设施与数据治理协同等。
王蛟（1987—），男，硕士，深圳市数聚湾区大数据研究院工程中心规划咨询师，研究方向为算力电力协同创新发展。
庾朝富（1987—），男，博士研究生，合肥综合性国家科学中心数据空间研究院副研究员，研究方向为数据要素创新、碳排放计量。
声明：本文来自电子政务杂志，版权归作者所有。文章内容仅代表作者独立观点，不代表安全内参立场，转载目的在于传递更多信息。如有侵权，请联系 anquanneican@163.com。
