數(shù)據(jù)中心迎來低碳變革 如何擺脫高能耗限制？
日期：2021-11-06    瀏覽次數(shù): 3063

　　發(fā)展綠色低碳數(shù)據(jù)中心，是當下時不我待的命題，也是時代的風口產業(yè)。

　　隨著數(shù)字化技術的不斷深入和廣泛應用，全球進入數(shù)字經(jīng)濟時代，全社會的數(shù)據(jù)總量呈爆發(fā)式增長、算力需求也在持續(xù)擴張，作為算力發(fā)展的物理載體，數(shù)據(jù)中心在全球遍地開花的同時也面臨諸多挑戰(zhàn)，首當其沖的便是綠色節(jié)能低碳。

　　數(shù)據(jù)顯示，目前我國數(shù)據(jù)中心機架數(shù)從2016年的124.4萬個增加到2019年的315萬個，三年增154%，其中超大型數(shù)據(jù)中心占比從11.3%增加到37.4%。預計2030年數(shù)據(jù)中心耗電量是2020年的5.1倍，這就意味著數(shù)據(jù)中心的建設和發(fā)展本身將帶來巨大的能耗挑戰(zhàn)。

　　從2020年國內數(shù)據(jù)中心的總能耗來看，已突破2千億千瓦時，約為10天的全社會用電量。如果折算成標準煤的燃燒發(fā)電，則消耗了6千萬噸煤的燃燒，排放了1.6億噸的二氧化碳。”不可否認，數(shù)據(jù)中心已成為“碳減排”的重點關注領域。”浪潮信息首席架構師葉毓睿坦言。

　　尤其是在國家碳達峰、碳中和目標下，推進數(shù)據(jù)中心行業(yè)的脫碳轉型對我國實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要作用。不僅如此，如何讓作為耗能大戶的數(shù)據(jù)中心可以降低用電成本、實現(xiàn)有效節(jié)能減排不僅關乎到產業(yè)發(fā)展，對推動社會可持續(xù)發(fā)展也至關重要，基于此，綠色數(shù)據(jù)中心建設正在成為大勢所趨。

　　“雙碳”目標加速綠色數(shù)據(jù)中心變革

　　碳達峰、碳中和是近兩年比較熱的詞匯。為了應對全球氣候變化，促進社會的可持續(xù)發(fā)展，世界各國都在積極采取行動加快實現(xiàn)碳中和，中國也在其列。2020年9月，中國宣布力爭于2030年前達到二氧化碳排放峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在國家“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，數(shù)據(jù)中心作為“新基建”的數(shù)字基底，也被賦予更多期望。

　　眾所周知，在當下這個數(shù)據(jù)爆炸增長的時代，數(shù)據(jù)中心的處理能力和存儲容量呈現(xiàn)指數(shù)級增長，對能源的消耗也水漲船高，艾瑞咨詢的研究顯示，當前電力成本已經(jīng)占數(shù)據(jù)中心整體運營支出中的一半以上，可以肯定的是，數(shù)據(jù)中心已成為主要的碳排放源之一。因此，要實現(xiàn)“雙碳”目標，打造綠色數(shù)據(jù)中心至關重要。

　　為了加速綠色低碳數(shù)據(jù)中心的建設，國家層面也出臺了一些政策為其助力。今年5月，工信部等四部門聯(lián)合印發(fā)《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》的通知中指出，隨著各行業(yè)數(shù)字化轉型升級進度加快，迫切需要推動數(shù)據(jù)中心合理布局、供需平衡、綠色集約和互聯(lián)互通，構建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡體系，促進數(shù)據(jù)要素流通應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色高質量發(fā)展。

　　不久前，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱“行動計劃”)中更是明確，用3年時間，基本形成布局合理、技術先進、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟增長相適應的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。到2021年底，全國數(shù)據(jù)中心平均利用率力爭提升到55%以上，，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下，到2023年底降至1.3以下。

　　值得注意的是，數(shù)據(jù)中心是用能非常集中的大型設施，要想實現(xiàn)綠色低碳需求并非易事。對此，中國工程院院士、中國工程院原副院長鄔賀銓認為，要實施數(shù)據(jù)中心綠色低碳運行方式，就需要做到：優(yōu)化選址，形成自然風洞效應;疊加光伏、綜合供能、高效致冷、余熱循環(huán)利用;通過數(shù)據(jù)清洗與標注提升存儲數(shù)據(jù)的質量，減少無效數(shù)據(jù)的存儲，冷熱數(shù)據(jù)分開存放;云邊端協(xié)同優(yōu)化數(shù)據(jù)處理效率。

　　此外，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所副總工程師郭亮在努力實現(xiàn)“雙碳”目標的大背景下，結合我國數(shù)據(jù)中心的發(fā)展和綠色低碳的要求也給出了四點發(fā)展建議：第一，提高數(shù)據(jù)中心的能源利用效率，降低PUE;第二，投資建設分布式/大型集中式項目;第三，市場化采購可再生能源;第四，購買綠色電力證書。

　　與此同時，郭亮指出：”過去幾年，我國的數(shù)據(jù)中心發(fā)展較國際數(shù)據(jù)中心發(fā)展水平差別并不大，機柜、組塊模塊方面發(fā)展都比較快，可以在技術方面投入更多的力量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心效率的提高，降低PUE，減少碳排放。“

　　技術創(chuàng)新助推數(shù)據(jù)中心有效節(jié)能減排

　　確實如此，除了國家層面的助力外，技術創(chuàng)新毫無疑問是助推數(shù)據(jù)中心有效實現(xiàn)節(jié)能減排的必選項。

　　事實上，圍繞綠色低碳，行業(yè)內的知名企業(yè)如百度、阿里、騰訊、浪潮等一直在進行著積極探索，通過在機柜、液冷等技術上的不斷創(chuàng)新，為構建新一代綠色高效的數(shù)據(jù)中心貢獻力量，并且也都取得了非常不錯的成果。

　　以浪潮為例，其一直在持續(xù)推進基于綠色、開放標準的開放計算服務器、整機柜服務器技術創(chuàng)新，采用集中供電、集中散熱和集中管理的設計架構，具有更高的電源轉化效率，更加高效節(jié)能。據(jù)某大型數(shù)據(jù)中心實際測試顯示，使用浪潮整機柜，電源轉化效率提升5%，數(shù)據(jù)中心電力節(jié)約30%，系統(tǒng)故障率降低90%，并且運維效率提升3倍以上，交付速度提升10倍以上。

　　此外，騰訊T-block數(shù)據(jù)中心，標配清潔能源，采用模塊化市電直供和模塊化AHU自然冷卻技術，實現(xiàn)了1.10的超低PUE。阿里建立了全球規(guī)模最大的全浸沒液冷數(shù)據(jù)中心，可以實現(xiàn)每年省電70000萬度，機房能效提升30%，PUE低至1.09。

　　值得一提是，浪潮也一直在積極推進數(shù)據(jù)中心液冷技術的研發(fā)與提升，在直接冷卻與間接冷卻等領域持續(xù)創(chuàng)新，持續(xù)優(yōu)化改進傳統(tǒng)散熱技術的能耗大、效率低等問題，實現(xiàn)制冷系統(tǒng)30%-50%的綜合能效提升，有效達到節(jié)能減排的目的。

　　據(jù)了解，目前，浪潮冷板式液冷數(shù)據(jù)中心產品線涵蓋了液冷機柜、緊湊型微模塊液冷數(shù)據(jù)中心、單排微模塊液冷數(shù)據(jù)中心、雙排微模塊液冷數(shù)據(jù)中心等一系列模塊化液冷數(shù)據(jù)中心產品，可以全方位的降低數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的影響，極大的節(jié)省能耗。

　　除了上述一些企業(yè)的技術創(chuàng)新和成果之外，產業(yè)界在推進綠色數(shù)據(jù)中心落地過程中所做的努力還遠不止這些，并且還在持續(xù)輸出。相信在各行業(yè)的持續(xù)推動下，未來，老舊、高耗能的數(shù)據(jù)中心都將逐漸被改善提升或者淘汰，低碳節(jié)能的新型數(shù)據(jù)中心正駛向快車道，加速普及落地。

　　推動綠色高效的開放數(shù)據(jù)中心標準建立

　　需要關注的是，在推動綠色數(shù)據(jù)中心建設的過程中，除了在技術上的投入和創(chuàng)新之外，標準也是不可忽視的重點。我們注意到，浪潮一直在與產業(yè)鏈上下游伙伴協(xié)同創(chuàng)新，針對高密度整機柜服務器、支持液冷的高效制冷系統(tǒng)、高壓直流的高效供電系統(tǒng)等領域積極推動綠色高效的開放數(shù)據(jù)中心標準的建立與實踐。

　　據(jù)葉毓睿介紹，作為開放計算社區(qū)的核心成員，浪潮在開放社區(qū)的參與度越來越深，從貢獻設計規(guī)范，到參與開發(fā)標準，到主導標準的制定。浪潮協(xié)同網(wǎng)絡、存儲、電源等產業(yè)鏈上下游關鍵組件，以社區(qū)的方式推動智能網(wǎng)卡、開放網(wǎng)絡硬件、48V直流供電系統(tǒng)、微模塊電源解決方案、存儲設備振動控制等方面的新規(guī)范新應用，加速新技術的落地和實踐，推動綠色高效數(shù)據(jù)中心的建設。

　　不僅如此，浪潮還積極推動Open Rack等技術規(guī)范的制定。“在標準化、模塊化的推動下，Open Rack取代了原本分散的、孤立的數(shù)據(jù)中心計算平臺，也實現(xiàn)了硬件層面的解耦，從架構層面實現(xiàn)了能耗的優(yōu)化，也讓數(shù)據(jù)中心朝著綠色環(huán)保的方向邁進了一大步。”

　　目前國內的大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心已經(jīng)使用了開放計算架構，PUE可以達到1.2，系統(tǒng)故障率降低 90%，運維效率提升3倍，總成本降低10%。而即將推出的Open Rack3.0相比2.0在空間、承重、供電、液冷支持等方面做出更多改進。

　　盡管如此，我們也要清楚的知道，建設綠色數(shù)據(jù)中心并非一朝一夕之功，自然也無法“一蹴而就”。短時間內，我國數(shù)據(jù)中心仍舊存在一定程度的減排壓力，綠色低碳數(shù)據(jù)中心的建設也有很長一段路要走。可以預見的是，未來隨著國家對碳中和目標的進一步推進，以及產業(yè)鏈諸如浪潮、騰訊等企業(yè)的不斷創(chuàng)新，數(shù)據(jù)中心產業(yè)一定會朝著綠色、安全、可持續(xù)的方向加速推進。