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数字经济推动下的数据中心:规模提上去,能耗降下来

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国发展网 发布时间:2021-09-24 浏览:
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中国经济导报 中国发展网记者 | 崔立勇

左手是随数字经济蓬勃发展而建设规模不断扩大的“刚需”,右手是不可逾越的绿色低碳运行“铁律”,身处其中的数据中心何去何从?中科曙光副总裁、曙光数创公司总经理何继盛表示,破解数据中心高能耗的关键在于“创新”和“生态”。

人工智能、物联网、5G正在加速应用,而这些技术背后必须有数据中心作支撑。数据中心是信息产生、计算、储存、传输的物理载体,负责提供日益增长的算力需求。人们玩网络游戏、人脸识别、网上购物、扫码支付等日常活动,随时随刻都是在和远方的数据中心打交道。

工信部2021年7月印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》提出,到2023年底,全国数据中心机架规模年均增速将保持在20%左右。

与此同时,数据中心能耗总量也在不可避免地增长。统计表明,2018年中国所有数据中心的总用电量达1600亿千瓦时,占中国社会总用电量的2.5%。何继盛分析,按照目前的增长速度推算,2023年这一数字将达2600亿千瓦时,相当于2.6个三峡大坝的年发电量。

随着落实“双碳”目标的举措加速推进,作为能耗大户的数据中心面临愈发严格的能耗标准。

2021年5月,国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,提出包括加强统筹、绿色集约、自主创新等基本原则,并明确要求:“推动数据中心绿色可持续发展,加快节能低碳技术的研发应用,提升能源利用效率,降低数据中心能耗。”

“绿色化是数据中心发展的必然趋势。”何继盛表示,各地政府正在加速落实相关政策,推出对数据中心能耗水平的要求。

2021年7月,北京市发展改革委公布的《关于印发进一步加强数据中心项目节能审查若干规定的通知》明确,北京市将对新建扩建数据中心项目进行更严格审查,根据不同的用能规模,对于能源使用效率(PUE)超过标准限定值的数据中心执行差别电价政策。这一规定也被业内称为“史上最严PUE管控政策”。

这份通知中的PUE(Power Usage Effectiveness)是指数据中心全年总耗电量与IT设备全年耗电量的比值,PUE数值越高表明数据中心的IT设备之外耗电越多,电能利用效率越低。

《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》要求,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。2019年初,工信部等三部门发布的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》明确:“到2022年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。”对比相隔两年多时间的两项政策不难发现,数据中心PUE的要求越发趋严。

数据中心PUE的降低,面临的最大敌人就是“热”。和手机类似,数据中心的设备工作越忙就会越热。如果不及时散热,不仅机器会出现故障,整个系统都可能瘫痪。散热也造成了重要的能源消耗。据赛迪统计,2019年以风冷技术为代表的传统数据中心,43%的耗能用于IT设备的散热,与IT设备自身45%的能耗基本持平,PUE值普遍在1.4以上。

何继盛分析说,《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》针对实际情况提出了多项具体技术,推动数据中心采用新型机房精密空调、液冷、机柜模块化、余热回收利用等节能技术模式。

他向中国经济导报记者详细分析了散热技术。传统的采用风冷技术的数据中心通过机房的专用空调产生冷空气给IT设备降温。空气是不良导体,载热的能力和效率不高。与之相比,液冷技术将液体作为冷媒带走热量,载热能力是空气1000~3000倍,达到超强的制冷水平。

液冷技术又分为间接式冷却和直接式冷却两大类。前者是将冷板附着在电子元器件上,通过冷板里流动的液体把热量带走;后者是把电子元器件直接浸没在专用的液体里。何继盛介绍,中科曙光2011年开始研发液冷技术,2015年推出国内第一款可以标准化量产的冷板式液冷服务器,并实现大规模商业应用,2018年完成浸没式相变液冷的产品化。他说,大量应用表明,冷板式液冷可帮助数据中心PUE降至1.2左右,浸没式相变液冷则可达到1.1以下。

“假设全国50%的新建数据中心采用浸没相变液冷形式建设,每年可以节省450亿度电,减排3000万吨二氧化碳。”何继盛表示,液冷技术已经非常成熟,无论是冷板式还是浸没式,都已经在各地加速落地。

如何让数据中心真正实现低碳?何继盛认为需要系统解决方案。他以液冷举例说,这一技术的效益不只有节能,还能提高服务器的稳定性和使用效率,更可以通过提升服务器部署密度节省空间。

他从多个角度分析,中科曙光也在与合作伙伴一起探索多种降低碳排放的方式:针对数据中心所在地不同的地理条件,利用风电、光伏等清洁能源,从能源供给端就实现绿色发展;回收再利用数据中心产生的余热,创造更多经济价值;通过节能、环保、高空间利用率的绿色建筑设计,更多降低数据中心碳排放总量。

何继盛对中国经济导报记者表示,数据中心不能只盯着建设本身,而是要形成一个以数据中心为核心、与外部环境友好联结、可持续共存的绿色生态综合体,更进一步,需要众多企业本着开放协作的心态共同建立“生态圈”,用全方位、全层级、全生命周期的解决方案让数据中心行业与绿色一路同行。

关键字:数据中心

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