作为信息基础设施的重要组成部分,算力成为支撑数字经济持续纵深发展的新动能,赋能各行各业的数字化转型升级。伴随着数字经济的发展,算力规模不断扩大,2020年我国算力总规模达到135EFlops。

数据中心是算力的载体,算力高速发展对数据中心提出了更高的要求,同时,在“双碳”目标下,节能减碳成为数据中心的必由之路。因此,高算力需求下如何进行低碳节能成为数据中心必须解决的问题。

IDCC2021年度盛典上,城地香江(上海)云计算有限公司(简称“城地云计算”)副总裁周晓伟就此进行了解答和探讨。

城地香江(上海)云计算有限公司(简称“城地云计算”)副总裁周晓伟

数据中心低碳发展面临四大挑战

数据中心是数字经济发展的坚实底座,是提升算力水平的关键,其发展水平、节能降碳水平将对数字经济产生重大影响。国家对数据中心的重视程度不断加强,进行了一系列的部署,包括启动东数西算、建设全国一体化算力网络国家枢纽节点、发展国家新型互联网交换中心等,尤其是在节能减碳方面,国家和各地在PUE、数据中心的节能改造上提出了明确的红线和标准,以推动数据中心的高质量发展。

周晓伟表示,这一背景下,降低能耗、减少碳排放是数据中心亟待解决的问题,且面临着四大挑战

一,数据中心建设需求增多,但相关部门审核更加严格,如何拿到指标及合规性文件是数据中心首先要面临的挑战;

二,随着客户需求的复杂化以及对低碳技术要求的不断提高,数据中心在系统架构和节能方案的选择上难度加大,建设成本提高,投资效益变小,高能的电费和架构调整也是挑战之一;

三,外部电力资源利用效率低,如何提升能源利用率及清洁能源使用也是数据中心面临的主要挑战;

四,客户对IT设备算力要求提高,单机功率密度需要进行调整,这些及新技术的应用也是数据中心面临的挑战。

五种举措推动数据中心节能减碳

伴随着产业规模快速扩大,数据中心的能耗也不断提升。周晓伟表示,目前数据中心已经成为全球最大的能源消费者之一,2017年—2020年数据中心的用电量占全球用电量的比率从2%增长5%,我国数据中心用电量也有大幅提升,2020年到全国数据中心的用电量大约是2045亿kWh,按照81.7%的火电占比,数据中心约利用火电1670亿度电,二氧化碳的排放量约11917万吨。

面对不断提升的碳排放量和节能减排的要求,数据中心必须直面相关挑战,通过多方面的举措来提升能效利用率,降低碳排放量。周晓伟结合城地云计算的实践,提出了五项节能减碳的具体意见。

一,IT设备的优化,IT方面的优化主要分为软件优化和硬件优化两大类型。软件的优化主要依赖互联网公司和IDC机房的使用方,其通过在架构和算法上的优化,可以提升使用效率;硬件的优化主要依赖于芯片和服务器的发展,如,同等碳基芯片比硅基芯片运行速度提高了3倍,且碳基的芯片成本更低;量子技术、量子计算机的应用及虚拟化技术和智能休眠的使用等能够优化服务器功能。

二,建设方面的优化,选址方面,国家明确了“资源环境优先”的原则,数据中心应将能源供给作为新建数据中心布局导向的主要考虑因素,以充分利用风能、太阳能及冷却资源。建设方面,通过模块化建设、装配式预制化建设等提高敏捷交付的能力,周晓伟以城地云计算在上海的园区为例,表示通过采用装配式建筑模式,城地云计算对施工质量形成了有效把控并且节约了物料,缩短了施工周期。

三,数据中心基础设施技术的优化,周晓伟表示,在基础设施方面,直流供电是趋势,城地云计算UPS节能技术也有较高的转换效率,并且城地云计算通过电力模块化的设计,可以减少设备的部分中转,效率可以提升到97%。此外,通过降低空调耗能、使用液冷与智能节能技术,在储能上应用相变储冷技术和智能调控,也能够有效降低数据中心的PUE,推动节能减碳。

四,运营层面上的优化,城地云计算主要进行的是能源运行管理和AI优化,通过能源运行管理平台进行数据采集,并以此为基础进行自动调控;通过综合管理平台,可以进行安全、人员及作业管理,还能够被接入到客户的管理平台,实施能源基础设施控制层和IT基础设施的耦合运动。

五,能源方面的优化,优化用能结构,将新能源、可再生能源的应用与储能、绿电交易、碳交易、碳置换结合。主要是分布式光伏和水力发电、风电、核电等清洁能源,可以通过电力交易方式进行购买。城地云计算还推出了微网储能方案,进行电能的削峰填补。此外,进一步利用可再生能源并开发电池储能也是能源优化的重要方式,不过目前成本和技术上有有待进一步改进和提升。并且,能源方面的优化还需要区域协同才能够较好的实现。

城地云计算——临港智能科技创新产业园

未来的城地云计算将持续践行低碳之路,积极提升数据中心可再生能源结构比例,推动液冷和其他新技术的应用,提高能效管理,推进模块化机房、高效能比 IT 设备等的应用,为建设高水平低碳、新型绿色数据中心,推动我国“碳中和”数据中心发展积极赋能。

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