数据中心迎来低碳变革 如何摆脱高能耗限制？
日期：2021-11-06    浏览次数: 2601

　　发展绿色低碳数据中心，是当下时不我待的命题，也是时代的风口产业。

　　随着数字化技术的不断深入和广泛应用，全球进入数字经济时代，全社会的数据总量呈爆发式增长、算力需求也在持续扩张，作为算力发展的物理载体，数据中心在全球遍地开花的同时也面临诸多挑战，首当其冲的便是绿色节能低碳。

　　数据显示，目前我国数据中心机架数从2016年的124.4万个增加到2019年的315万个，三年增154%，其中超大型数据中心占比从11.3%增加到37.4%。预计2030年数据中心耗电量是2020年的5.1倍，这就意味着数据中心的建设和发展本身将带来巨大的能耗挑战。

　　从2020年国内数据中心的总能耗来看，已突破2千亿千瓦时，约为10天的全社会用电量。如果折算成标准煤的燃烧发电，则消耗了6千万吨煤的燃烧，排放了1.6亿吨的二氧化碳。”不可否认，数据中心已成为“碳减排”的重点关注领域。”浪潮信息首席架构师叶毓睿坦言。

　　尤其是在国家碳达峰、碳中和目标下，推进数据中心行业的脱碳转型对我国实现“双碳”目标具有重要作用。不仅如此，如何让作为耗能大户的数据中心可以降低用电成本、实现有效节能减排不仅关乎到产业发展，对推动社会可持续发展也至关重要，基于此，绿色数据中心建设正在成为大势所趋。

　　“双碳”目标加速绿色数据中心变革

　　碳达峰、碳中和是近两年比较热的词汇。为了应对全球气候变化，促进社会的可持续发展，世界各国都在积极采取行动加快实现碳中和，中国也在其列。2020年9月，中国宣布力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和。在国家“双碳”战略的背景下，数据中心作为“新基建”的数字基底，也被赋予更多期望。

　　众所周知，在当下这个数据爆炸增长的时代，数据中心的处理能力和存储容量呈现指数级增长，对能源的消耗也水涨船高，艾瑞咨询的研究显示，当前电力成本已经占数据中心整体运营支出中的一半以上，可以肯定的是，数据中心已成为主要的碳排放源之一。因此，要实现“双碳”目标，打造绿色数据中心至关重要。

　　为了加速绿色低碳数据中心的建设，国家层面也出台了一些政策为其助力。今年5月，工信部等四部门联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的通知中指出，随着各行业数字化转型升级进度加快，迫切需要推动数据中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，促进数据要素流通应用，实现数据中心绿色高质量发展。

　　不久前，工业和信息化部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》(以下简称“行动计划”)中更是明确，用3年时间，基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。到2021年底，全国数据中心平均利用率力争提升到55%以上，，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下，到2023年底降至1.3以下。

　　值得注意的是，数据中心是用能非常集中的大型设施，要想实现绿色低碳需求并非易事。对此，中国工程院院士、中国工程院原副院长邬贺铨认为，要实施数据中心绿色低碳运行方式，就需要做到：优化选址，形成自然风洞效应;叠加光伏、综合供能、高效致冷、余热循环利用;通过数据清洗与标注提升存储数据的质量，减少无效数据的存储，冷热数据分开存放;云边端协同优化数据处理效率。

　　此外，中国信息通信研究院云计算与大数据研究所副总工程师郭亮在努力实现“双碳”目标的大背景下，结合我国数据中心的发展和绿色低碳的要求也给出了四点发展建议：第一，提高数据中心的能源利用效率，降低PUE;第二，投资建设分布式/大型集中式项目;第三，市场化采购可再生能源;第四，购买绿色电力证书。

　　与此同时，郭亮指出：”过去几年，我国的数据中心发展较国际数据中心发展水平差别并不大，机柜、组块模块方面发展都比较快，可以在技术方面投入更多的力量，实现数据中心效率的提高，降低PUE，减少碳排放。“

　　技术创新助推数据中心有效节能减排

　　确实如此，除了国家层面的助力外，技术创新毫无疑问是助推数据中心有效实现节能减排的必选项。

　　事实上，围绕绿色低碳，行业内的知名企业如百度、阿里、腾讯、浪潮等一直在进行着积极探索，通过在机柜、液冷等技术上的不断创新，为构建新一代绿色高效的数据中心贡献力量，并且也都取得了非常不错的成果。

　　以浪潮为例，其一直在持续推进基于绿色、开放标准的开放计算服务器、整机柜服务器技术创新，采用集中供电、集中散热和集中管理的设计架构，具有更高的电源转化效率，更加高效节能。据某大型数据中心实际测试显示，使用浪潮整机柜，电源转化效率提升5%，数据中心电力节约30%，系统故障率降低90%，并且运维效率提升3倍以上，交付速度提升10倍以上。

　　此外，腾讯T-block数据中心，标配清洁能源，采用模块化市电直供和模块化AHU自然冷却技术，实现了1.10的超低PUE。阿里建立了全球规模最大的全浸没液冷数据中心，可以实现每年省电70000万度，机房能效提升30%，PUE低至1.09。

　　值得一提是，浪潮也一直在积极推进数据中心液冷技术的研发与提升，在直接冷却与间接冷却等领域持续创新，持续优化改进传统散热技术的能耗大、效率低等问题，实现制冷系统30%-50%的综合能效提升，有效达到节能减排的目的。

　　据了解，目前，浪潮冷板式液冷数据中心产品线涵盖了液冷机柜、紧凑型微模块液冷数据中心、单排微模块液冷数据中心、双排微模块液冷数据中心等一系列模块化液冷数据中心产品，可以全方位的降低数据中心对环境的影响，极大的节省能耗。

　　除了上述一些企业的技术创新和成果之外，产业界在推进绿色数据中心落地过程中所做的努力还远不止这些，并且还在持续输出。相信在各行业的持续推动下，未来，老旧、高耗能的数据中心都将逐渐被改善提升或者淘汰，低碳节能的新型数据中心正驶向快车道，加速普及落地。

　　推动绿色高效的开放数据中心标准建立

　　需要关注的是，在推动绿色数据中心建设的过程中，除了在技术上的投入和创新之外，标准也是不可忽视的重点。我们注意到，浪潮一直在与产业链上下游伙伴协同创新，针对高密度整机柜服务器、支持液冷的高效制冷系统、高压直流的高效供电系统等领域积极推动绿色高效的开放数据中心标准的建立与实践。

　　据叶毓睿介绍，作为开放计算社区的核心成员，浪潮在开放社区的参与度越来越深，从贡献设计规范，到参与开发标准，到主导标准的制定。浪潮协同网络、存储、电源等产业链上下游关键组件，以社区的方式推动智能网卡、开放网络硬件、48V直流供电系统、微模块电源解决方案、存储设备振动控制等方面的新规范新应用，加速新技术的落地和实践，推动绿色高效数据中心的建设。

　　不仅如此，浪潮还积极推动Open Rack等技术规范的制定。“在标准化、模块化的推动下，Open Rack取代了原本分散的、孤立的数据中心计算平台，也实现了硬件层面的解耦，从架构层面实现了能耗的优化，也让数据中心朝着绿色环保的方向迈进了一大步。”

　　目前国内的大型互联网数据中心已经使用了开放计算架构，PUE可以达到1.2，系统故障率降低 90%，运维效率提升3倍，总成本降低10%。而即将推出的Open Rack3.0相比2.0在空间、承重、供电、液冷支持等方面做出更多改进。

　　尽管如此，我们也要清楚的知道，建设绿色数据中心并非一朝一夕之功，自然也无法“一蹴而就”。短时间内，我国数据中心仍旧存在一定程度的减排压力，绿色低碳数据中心的建设也有很长一段路要走。可以预见的是，未来随着国家对碳中和目标的进一步推进，以及产业链诸如浪潮、腾讯等企业的不断创新，数据中心产业一定会朝着绿色、安全、可持续的方向加速推进。