關(guān)于我們 | English | 網(wǎng)站地圖

浪潮高性能計(jì)算：讓煤炭研究“三觀(guān)”更具象

2014-11-10 09:28:00 5e 　 作者： 云知秋  
     盡管我國(guó)努力調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，試圖降低煤炭在一次能源中的比重，但是“富煤貧油”的能源礦藏國(guó)情決定了，煤炭在我國(guó)可預(yù)見(jiàn)的長(zhǎng)期能源結(jié)構(gòu)中仍將占主導(dǎo)地位。因此，如何高效清潔地利用煤炭資源將是我國(guó)能源工作面臨的一個(gè)大課題，對(duì)能源安全與霧霾治理等都有著重要意義。與此同時(shí)，除了發(fā)電和熱利用之外，新興的煤化工(煤制油品、天然氣和烯烴等化工產(chǎn)品)已經(jīng)成為一種重要的煤炭利用方式，利用相對(duì)豐富的煤炭資源開(kāi)發(fā)煤基替代燃料與化工產(chǎn)品也符合我國(guó)的戰(zhàn)略利益。

煤炭研究的“三觀(guān)”

中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所是高技術(shù)基地型研究所，主要從事能源環(huán)境、先進(jìn)材料和綠色化工三大領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)和高技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，其對(duì)催化、反應(yīng)工藝的研究是為了讓煤炭的深加工效率更高，減少加工過(guò)程的損耗，以此實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。比如說(shuō)，在能源環(huán)境與潔凈煤技術(shù)方面，通過(guò)對(duì)煤加壓氣化和分級(jí)轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究，人們可以生產(chǎn)合成氣和燃料氣并通過(guò)進(jìn)一步加工得到天然氣和汽油，這種方式可以實(shí)現(xiàn)煤炭向清潔能源的轉(zhuǎn)化。而對(duì)高性能碳纖維技術(shù)的研究，則可以進(jìn)一步提供碳纖維的各類(lèi)性質(zhì)和產(chǎn)能。目前，碳纖維已在軍事、工業(yè)、民用的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，如飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車(chē)板簧和驅(qū)動(dòng)軸等，球棒和自行車(chē)車(chē)架則是民用領(lǐng)域比較典型代表。

為了更好的開(kāi)展研究，山西煤炭化學(xué)研究所基于仿真技術(shù)搭建“煤轉(zhuǎn)化過(guò)程仿真平臺(tái)”，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在微觀(guān)－介觀(guān)－宏觀(guān)層次上研究煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為，傳遞－流動(dòng)－化學(xué)反應(yīng)之間的相互作用和耦合行為，為煤轉(zhuǎn)化核心技術(shù)的發(fā)展和集成創(chuàng)新提供科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)，并最終形成煤轉(zhuǎn)化相關(guān)的能源環(huán)境新材料與新技術(shù)。

在對(duì)煤炭催化、反應(yīng)等工藝的研究過(guò)程中，山西煤炭化學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)，原有的設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足整套模型對(duì)運(yùn)算能力的需求，導(dǎo)致模型中的大量復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過(guò)程計(jì)算緩慢，嚴(yán)重阻礙了研究的進(jìn)展。因此，山西煤炭化學(xué)研究所迫切需要一個(gè)高運(yùn)算能力、高穩(wěn)定性、高安全性的高性能計(jì)算平臺(tái)，完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)模擬計(jì)算任務(wù)。同時(shí)，該所也希望通過(guò)統(tǒng)一的資源調(diào)度實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算云服務(wù)，將優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行共享，按需為課題組科研團(tuán)隊(duì)提供高性能模擬計(jì)算資源，為不同研究領(lǐng)域及時(shí)交流與協(xié)同研究提供基礎(chǔ)信息技術(shù)支撐。

浪潮HPC加速“煤三觀(guān)”研究

針對(duì)山西煤炭化學(xué)研究所的需求，浪潮采用了TS10000高性能計(jì)算集群解決方案，系統(tǒng)的整體峰值計(jì)算能力達(dá)到CPU雙精度理論浮點(diǎn)峰值每秒21.12萬(wàn)億次，存儲(chǔ)系統(tǒng)容量為 231TB，成功的滿(mǎn)足了客戶(hù)提出的高性能計(jì)算需求。浪潮構(gòu)建的整個(gè)數(shù)據(jù)模擬計(jì)算系統(tǒng)，由40個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)、10個(gè)大內(nèi)存計(jì)算節(jié)點(diǎn)、2臺(tái)管理登陸節(jié)點(diǎn)、1套并行文件系統(tǒng)存儲(chǔ)、1套全線(xiàn)速FDR IB計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、1套千兆以太網(wǎng)管理網(wǎng)絡(luò)以及部署于集群系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)組成，架構(gòu)合理、性能強(qiáng)大。

浪潮高性能事業(yè)部總經(jīng)理劉軍表示，該系統(tǒng)的構(gòu)建主要遵從用戶(hù)的實(shí)際需求，秉承先進(jìn)性、成熟性、可靠性、以及可擴(kuò)展性的原則，不僅能夠滿(mǎn)足目前業(yè)務(wù)的需要，還能適應(yīng)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，具備實(shí)用性與高性?xún)r(jià)比特點(diǎn)，可有效保護(hù)用戶(hù)的投資。此次高性能計(jì)算系統(tǒng)的成功構(gòu)建，再一次說(shuō)明了浪潮高性能解決方案的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。據(jù)了解，浪潮在山西煤炭化學(xué)研究所的超算平臺(tái)中應(yīng)用了諸多創(chuàng)新技術(shù)，如在平衡創(chuàng)新和可靠性上采用了冗余設(shè)計(jì)方法，每個(gè)創(chuàng)新部件都有成熟的產(chǎn)品部件與之對(duì)應(yīng)，使高性能計(jì)算機(jī)的可擴(kuò)展性得到很大的提高，保證了應(yīng)用飽和狀態(tài)下性能持續(xù)穩(wěn)定。同時(shí)，無(wú)論是主機(jī)系統(tǒng)還是存儲(chǔ)系統(tǒng)都具有模塊化擴(kuò)展的功能，能使系統(tǒng)進(jìn)行平滑、線(xiàn)性的擴(kuò)展。此外，基于浪潮-英特爾中國(guó)并行計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)資源，浪潮并行計(jì)算應(yīng)用軟件的調(diào)試、調(diào)優(yōu)架構(gòu)師根據(jù)山西煤炭化學(xué)研究所的實(shí)際情況，為整套系統(tǒng)的應(yīng)用予以深度優(yōu)化，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)運(yùn)行的速度和效率。

山西煤炭化學(xué)研究所負(fù)責(zé)人表示：“浪潮為我們提供了一套完善的高性?xún)r(jià)比、高可用性、高擴(kuò)展性的計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)，為我們的科研提供了高效、穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)服務(wù)平臺(tái)。”

　　
　　




責(zé)任編輯： 中國(guó)能源網(wǎng)