【市场动态】当石油和煤炭耗尽，我们还能用什么？

国际能源署统计数据显示，2020年全球石油在能源中的消费占比为31%，是全球消费最多的能源，煤炭和天然气分列二、三位，三大化石类能源总计占到了全球能源消费83%。

化石类能源占据能源消费市场的主导地位，由此引发的一系列能源问题值得全人类思考：化石能源不可再生，耗尽之后人类还能用什么？化石能源燃烧会释放温室气体，如何应对全球变暖等气候问题？化石能源中含有的杂质，燃烧产生硫氧化物、氮氧化物等该如何解决？此外，对于不同国家来说，化石能源储量和依赖度所引发的能源安全问题也不容忽视。这一切似乎都在表明——能源转型是必经之路且刻不容缓。
那么，在能源转型的路上，包括能源结构、效率、清洁度等在内的挑战该如何解决——聚变能映入眼帘！

来自恒星的启示

聚变能——来自轻核聚变的能量，一种安全、无碳排放、持续且用之不竭的潜在能源。实际上，聚变能是人类对恒星的供能方式的学习，太阳能就是太阳内部物质发生轻核聚变放出的能量。随着人类对能源的需求日益增长，聚变能以其诸多优势成为最具吸引力的新能源之一：

无碳排放 聚变反应唯一的副产品是少量氦气，可以安全释放而不会损害环境。

燃料丰富 聚变能是氘或氚发生聚变形成氦核时释放的能量，氘和氚的获得都很广泛，即使广泛采用聚变电站，这些燃料的供应也能持续数千年。

高能源效率 一公斤聚变燃料提供的能量相当于一千万公斤化石燃料提供的能量。举个例子，一个 1000 兆瓦的聚变电站一年运行所需的燃料不足一吨。

无害且安全 聚变反应没有放射性副产物生成。同时，聚变装置中使用的燃料量非常少（相当于一张邮票的重量）且很难失控，因此不会发生大规模核事故。

持续发电 聚变发电厂能持续提供大量电力。一旦进入市场，成本预计将与其他能源相似。

E级超算焕新长达35年的国际合作项目

事实上，聚变能并非新发现。早在在35年前，国际热核聚变实验堆（ITER）计划就开始了对聚变能的探索。ITER是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。包括中国在内的35个国家参与了项目的建设。超过1000万个零部件构成的ITER聚变反应堆将成为世界上最大、最强的聚变装置，旨在产生10倍的能量回报，即500兆瓦的聚变功率来自50兆瓦输入加热功率，它也将成为史上第一个产生净能的聚变装置。
野心勃勃目标背后，是最尖端的科技在力挺。致力于为全人类提供清洁、丰富能源的科学家们一直在寻找更快的超级计算机来加速进步，由HPE打造的世界首台E级超算自然成为最佳选择。对此，负责磁约束聚变的首席研究员Amitava Bhattacharjee在接受采访时表示，“我们非常期待Frontier，我们利用Frontier将能够首次尝试以高保真度建立tokamak等离子体的整体设备模型，而从模拟中获得的预测结果对ITER计划将非常重要。

HPE高性能存储大展身手

当涉及到数据密集型的模拟时，不仅计算性能很重要，存储性能同样不容忽视，需要将模拟结果存储在快速文件系统中以供进一步分析。支持ITER计划的PPPL团队就遇到了存储挑战。该团队进行一次ITER模拟生成的数据总计高达200 PB，几乎耗尽了现有计算机Summit的所有默认文件存储。负责人C.S. Chang解释道，“Summit的文件系统只能保存250PB的数据。我们没有办法将所有数据输出到文件系统，不得不舍弃一些数据结果。”

与Summit相比，Frontier超级计算机的存储系统有了“量”的飞跃，其基于Cray ClusterStor E1000技术，能提供了近700 PB的可用容量，可以支持最密集的数据模拟。此外，Frontier卓越的数据压缩功能也可以应对由复杂模拟带来的数据爆炸。

未来，HPE将继续深耕超算领域，为能源科学家们提供技术支持，共同解决能源危机并打造一个更清洁的地球。



 

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