數據中心迎來低碳變革 如何擺脫高能耗限制？
日期：2021-11-06    瀏覽次數: 3044

　　發展綠色低碳數據中心，是當下時不我待的命題，也是時代的風口產業。

　　隨著數字化技術的不斷深入和廣泛應用，全球進入數字經濟時代，全社會的數據總量呈爆發式增長、算力需求也在持續擴張，作為算力發展的物理載體，數據中心在全球遍地開花的同時也面臨諸多挑戰，首當其沖的便是綠色節能低碳。

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

　　從2020年國內數據中心的總能耗來看，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，數據中心已成為“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，推進數據中心行業的脫碳轉型對我國實現“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據中心可以降低用電成本、實現有效節能減排不僅關乎到產業發展，對推動社會可持續發展也至關重要，基于此，綠色數據中心建設正在成為大勢所趨。

　　“雙碳”目標加速綠色數據中心變革

　　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，促進社會的可持續發展，世界各國都在積極采取行動加快實現碳中和，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年前實現碳中和。在國家“雙碳”戰略的背景下，數據中心作為“新基建”的數字基底，也被賦予更多期望。

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

　　為了加速綠色低碳數據中心的建設，國家層面也出臺了一些政策為其助力。今年5月，工信部等四部門聯合印發《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》的通知中指出，隨著各行業數字化轉型升級進度加快，迫切需要推動數據中心合理布局、供需平衡、綠色集約和互聯互通，構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網絡體系，促進數據要素流通應用，實現數據中心綠色高質量發展。

　　不久前，工業和信息化部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃(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、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局。到2021年底，全國數據中心平均利用率力爭提升到55%以上，，新建大型及以上數據中心PUE降低到1.35以下，到2023年底降至1.3以下。

　　值得注意的是，數據中心是用能非常集中的大型設施，要想實現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，要實施數據中心綠色低碳運行方式，就需要做到：優化選址，形成自然風洞效應;疊加光伏、綜合供能、高效致冷、余熱循環利用;通過數據清洗與標注提升存儲數據的質量，減少無效數據的存儲，冷熱數據分開存放;云邊端協同優化數據處理效率。

　　此外，中國信息通信研究院云計算與大數據研究所副總工程師郭亮在努力實現“雙碳”目標的大背景下，結合我國數據中心的發展和綠色低碳的要求也給出了四點發展建議：第一，提高數據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，我國的數據中心發展較國際數據中心發展水平差別并不大，機柜、組塊模塊方面發展都比較快，可以在技術方面投入更多的力量，實現數據中心效率的提高，降低PUE，減少碳排放。“

　　技術創新助推數據中心有效節能減排

　　確實如此，除了國家層面的助力外，技術創新毫無疑問是助推數據中心有效實現節能減排的必選項。

　　事實上，圍繞綠色低碳，行業內的知名企業如百度、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新，為構建新一代綠色高效的數據中心貢獻力量，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，更加高效節能。據某大型數據中心實際測試顯示，使用浪潮整機柜，電源轉化效率提升5%，數據中心電力節約30%，系統故障率降低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數據中心，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，實現了1.10的超低PUE。阿里建立了全球規模最大的全浸沒液冷數據中心，可以實現每年省電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據中心液冷技術的研發與提升，在直接冷卻與間接冷卻等領域持續創新，持續優化改進傳統散熱技術的能耗大、效率低等問題，實現制冷系統30%-50%的綜合能效提升，有效達到節能減排的目的。

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

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

　　推動綠色高效的開放數據中心標準建立

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

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

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

　　目前國內的大型互聯網數據中心已經使用了開放計算架構，PUE可以達到1.2，系統故障率降低 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，建設綠色數據中心并非一朝一夕之功，自然也無法“一蹴而就”。短時間內，我國數據中心仍舊存在一定程度的減排壓力，綠色低碳數據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，以及產業鏈諸如浪潮、騰訊等企業的不斷創新，數據中心產業一定會朝著綠色、安全、可持續的方向加速推進。