2021年全国两会,“碳达峰、碳中和”被首次写入政府工作报告。“双碳”目标,作为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,必将有力地推进经济社会发展全面向绿色转型。同时,低碳与可持续发展将成为高价值数据中心的重要参考指标。

在实现“双碳”目标的道路上,如何解决算力与能耗的双赢?数据中心如何更好的节能减排?服务器如何在“双碳”下持续创新发展?

针对上述趋势与挑战,在本期《开启算力新时代》栏目中,我们有幸邀请到了戴尔科技大中华区数据中心业务部企业技术战略架构师张利俊,英特尔SMG全球客户部资深客户经理罗艺和百度智慧城市咨询总监武鑫,三位专家围绕《构建绿色数据中心,加速实现“双碳”目标》这一话题展开了深入探讨。

“双碳”目标对数据中心发展提出新的要求

随着气候变化的加剧,碳中和已成为全球共识,截止目前,已经有130多个国家宣示了碳中和承诺,节能降碳成为社会所有行业的共同使命。

为了推动绿色数据中心的建设,2021年7月,工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》就提出,到2023年底,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。

在“双碳”目标的驱动下,数据中心行业将产生深刻变革,数据中心低碳化成为必然趋势,清洁能源的大规模应用,叠光叠储、余热回收、液冷等节碳技术发展有效帮助数据中心实现可持续发展。

戴尔科技大中华区数据中心业务部企业技术战略架构师 张利俊

戴尔科技大中华区数据中心业务部企业技术战略架构师张利俊表示,如今,数据中心功耗已占世界总功耗的3%,不断增加的环境问题和企业可持续发展目标推动了数据中心向绿色化转型。

戴尔科技从全局认为,绿色或将发展成一个“范式”,一个共同体成员所共享的信仰、价值、技术的集合,用科学运用理论基础和实践规范,最终形成一个大家共同遵守的世界观和行为方式。

戴尔在绿色可持续发展过程中,从设计、构建、运输、使用、回收等多方面实现了产品全生命周期的管理,并在绿色设施运营体系建设和供应链等诸多领域坚持可持续发展的实践。

应对气候变化这样迫在眉睫的全球威胁,需要的是立即行动。两年前,英特尔就提出2030年目标,其中之一就是要将温室气体排放量降低10%。

英特尔SMG全球客户部资深客户经理 罗艺

英特尔SMG全球客户部资深客户经理罗艺表示,英特尔承诺到2040年实现全球业务的温室气体净零排放,提升英特尔产品和平台的能源效率并降低碳足迹,同时与客户和行业伙伴合作,制订各项解决方案,以降低整个技术生态系统的温室气体足迹。

英特尔这一新的承诺体现了在可持续发展方面的坚持和信心,继续以切实的目标和慎重的态度推进可持续发展,对环境保护产生积极的深远影响。

笔者看来,数据中心的节能减排是一项系统性工程,在“双碳”目标下,数据中心技术架构也将变得更加创新与多样,企业需要从每一个细节全维度考虑绿色数据中心解决方案,从而选择最适合自身业务的绿色低碳智能化系统。

前沿的数字化技术打开绿色数据中心之门

在数据中心能耗标准中,PUE是关键能效考核指标之一。作为数据中心总设备能耗和IT设备能耗之间的比率,PUE越接近1,表明数据中心的电越多地用于数据中心的计算力中。对于数据中心来说,如何才能有效降低数据中心的PUE值呢?

为了落地实现绿色数据中心,戴尔科技提供了两大主要方法,即,替换升级淘汰高耗能组件和实践创新解决方案。张利俊表示,自2013年以来,戴尔PowerEdge服务器的能源强度Energy Intensity(EI)降低了83%,这要归功于PowerEdge服务器采用了高达35%的再生塑料,并运用了数字化与智能化的能源管理,让戴尔产品的绿色优化持续不断。

在替换升级淘汰高耗能组件方面,据张利俊介绍,一般客户使用硬件会超过五年,但要是把节能减排算进去,替换或停用那些耗电量最大、性能最差的产品能减少更多碳排放,通过总体成本的计算和尽量发挥戴尔各类数据中心产品的特征优势,客户能在降低碳排放的同时,立即在成本账单上看到回报。

在实践创新解决方案方面,戴尔科技提供了冷板式液冷解决方案。冷板式液冷系统主要是由冷板、液体分配管路、热交换器、冷源等部件构成。冷板式液冷将热量传递给循环管道中的冷却液体,通过液体本身的制冷特性将服务器产生的热量带走,提高冷板的冷却效率,大幅度降低能耗。

不仅如此,戴尔科技还提供了沉浸式液冷解决方案,将发热的电子元件浸没在冷却液中,依靠液体流动循环带走热量。值得一提的是,戴尔新一代PowerEdge服务器在设计之初就采用了Smart Cooling智能冷却技术,那么,什么是Smart Cooling智能冷却技术呢?

张利俊进一步解释道,这里的智能冷却就是将硬件和软件集成在一起,来解决散热难题。具体来说,戴尔智能冷却解决方案主要包含风冷,冷板式液冷及浸没式液冷,可以为客户的数据中心环境提供适合自己的高效冷却选项。

数据中心是最好的绿色实践载体,我们可以通过全方位并且务实的可持续发展理念,为客户打造更加绿色更加节能的数据中心。在“双碳”时代背景下,英特尔在绿色数据中心技术、生态等方面有丰富的沉淀和积累。

罗艺表示,英特尔从电源效率与密度、先进制冷技术和智能基础设施,这三大技术方向着手,实现绿色数据中心建设。

在电源效率与密度方面,英特尔在芯片层、主机层、机柜层、数据中心层都有丰富的创新技术。

在芯片层,英特尔采用了FIVR(全集成电压调节)技术,英特尔将原有在主板上VR调节器件,把他们集成到芯片内部,这样做可以简化主板设计,实现灵活且经济高效。在主机层,英特尔采用了48V供电设计,这样的好处在于密度变大,成本降低,损耗减少,综合的降碳效果是非常好的。在机柜层,英特尔通过提高机柜用电密度来降低数据中心机柜数量,并设计整机柜集中式电源模块,从而降低能耗。在数据中心层,英特尔采用高压直流和分布式电池方式实现节能。

随着CPU性能及核心数越来越强大,如何散热也是个重要问题,特别是对数据中心处理器来说,50+核心的至强功耗都上400W了,传统的风冷手段显然已经不够用,为此英特尔正在研发全新的液冷散热技术。

罗艺举例表示,在Phoenix超级计算机落地中国科学院大学的项目中,Phoenix采用了双路英特尔至强铂金级处理器的HPC优化液冷服务器。计算节点采用冷板式与风冷双散热系统设计,散热系统分为三部分,即,一次侧干冷式冷塔,二次侧液冷控制单元和环境精密空调。

一直以来,英特尔始终秉承携手客户与行业合作伙伴共同开发可持续的技术解决方案的承诺,并在合作过程中取得良好进展。

当前,AI、5G、大数据等技术正在与各行业深度融合,算力、算法已经成为数字经济时代的重要生产力。在“双碳”目标引领下,我们需要发展对环境更友好的“绿色AI”,百度正在利用人工智能技术助力双碳创新发展。

百度智慧城市咨询总监 武鑫

百度智慧城市咨询总监武鑫表示,百度承诺在2030年达到碳中和,并在数据中心、办公楼宇、碳抵消、智能交通、智能云、供应链六个方面,全面构建2030年碳中和目标的科学实现路径。

百度认为,实现“2060碳中和”目标,总体而言可以通过四大路径:能源的生产和利用、创新技术和创新机制、产业升级和优化以及绿色生态碳汇。每条路径之中,都包含着以数字化为基础到以智能化为手段的升级。

在构建绿色数据中心方面,武鑫以百度阳泉数据中心举例,据武鑫介绍,2021年5月,百度通过全球首例直流供电+高压直流供电+分布式锂电池技术,零功耗暖通OCU技术Al智能散热技术,以及大比例引入光伏清洁能源等手段,百度阳泉数据中心成为国内首个最高等级的低碳数据中心。

未来,随着国家对“双碳”目标的进一步推进,百度还将不断创新推动数据中心产业向绿色、安全、可持续方向发展。

写在最后

数据中心发展到今天,对于算力、智能化的需求也让它的散热方式从风冷进化到了液冷。而数据中心改变的不仅是节能减排方式,更是整个数据中心技术产品形态、商业模式乃至生态的重塑。

戴尔科技在服务器市场始终占有一席之地,不断倾听客户诉求,推出了多样性的绿色节能服务器产品:

如新一代戴尔PowerEdge系列产品R750,通过合理的散热布局减少过多气流,让服务器的散热能效比上一代产品提高了60%。采用了戴尔的Fresh Air硬件冷却解决方案,大大降低了工作流程中的能源消耗,同时避免了因过热导致的服务器宕机事故,进一步降低了服务器的运营管理成本,PUE值有机会降低到1.05的水平。

对于CPU功率超过150w的需求,戴尔科技针对不同场景提供了冷板式和浸没式两种液冷产品和解决方案:

在冷板式方面,戴尔拥有Triton液体冷却系统,将冷却液直接放入服务器sled冷却CPU,不仅带来了更高的冷却效率,还降低了冷却液的使用量。

在浸没式方面,戴尔PowerEdge C6520则是浸没式服务器的代表,以闭环水流取代金属散热器,使服务器能够同时支持高功率处理器和更高的机架密度。

未来,我相信,随着“双碳”战略的深入和“东数西算”工程的实施,液冷技术的大面积应用普及,未来的数据中心必将实现低碳、绿色,秉承可持续发展的原则,让算力、数据和能源之间达到新的协同与平衡,也帮助我们更好的拥抱数字化时代。

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