数据中心的“烟囱”,尤其是IDC的“烟囱”还立在那里,还在呼呼地排放着二氧化碳,但这些“烟囱”终将被推倒。因为清洁能源、锂电池、智能光储等已不再是“备胎”,IDC制冷系统、智能管理系统也正在被重构。

建设绿色DC有多难?

“中国二氧化碳排放,力争在2030年前达到峰值,力争在2060年前实现碳中和。”这就是“双碳战略”,而且是近在眼前的战略目标。它将在未来改变每个人的生活,也正在重构每一座IDC。

确实如此。

在“双碳战略”下,电力行业正在被重构,发电厂的烟囱和水塔已在消失,风电和光电将替代传统能源;交通行业也正在被重构,汽车排气管已在消失,到2030年纯电动车市场渗透率将超过33%。

同样在重构的还包括IDC,而且IDC“烟囱”消失的速度,甚至比汽车排气管更快。IDC是能耗大户,更是碳排放大户。相关数据显示:2018年,全国数据中心总耗电量为1500亿千瓦时,占社会总用电量的2%。预计到2025年,数据中心总耗电量还将增加一倍,这相当于三个三峡大坝全年发电量。

高能耗即意味着高碳排放量,但绿色数据中心不能仅依靠植树造林。购买碳减排量或绿电也只能暂缓燃眉之急。而将传统数据中心重构为下一代绿色数据中心,需要综合考虑机房内外等诸多方面,需要综合应用数字化、智能化等诸多技术,例如应用绿色能源、提升资源利用率、智能管理提升效能。低碳化、电气化、智能化正是实现碳中和的关键要素。而华为就在融合数字技术和电力电子技术,推动能源革命,共建绿色美好未来。

降低PUE从自然冷源做起

问题由此而来,绿色数据中心该如何建设?推动能源革命,降低PUE是关键,其中重构制冷系统又是重中之重。在此方面世界各地的科学家可谓较劲脑汁,微软在苏格兰奥克尼群岛海岸附近建“水下数据中心”,利用寒冷的海水散热;中国的张北草原年均气温仅有2.3℃,常年的免费空调,也吸引了众多IDC服务商。

廊坊年平均气温为11.9℃,地理优势虽然不能与高寒草原相比,但同样可以充分利用自然冷源。万国数据廊坊一号数据中心和廊坊二号数据中心,采用华为的智能间接蒸发冷却方案,有效地延长了自然冷却使用时间,最大限度降低数据中心制冷系统能耗,相比传统冷冻水方案节能8~10%。

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万国数据廊坊一号数据中心和廊坊二号数据中心

这就是在推掉IDC制冷系统的“烟囱”。IDC不能“靠天吃饭”,但可以靠技术吃饭。华为间接蒸发冷却解决方案可以让每一度电都用在算力上。根据ICTresearch《2020-2021年中国数据中心蒸发冷却空调产品市场报告》显示,华为间接蒸发冷却(AHU)解决方案以34.5%的市场份额,稳居中国市场第一。

更重要的是,相比于架构松散的、且需经过多次换热的传统冷冻水制冷系统,华为间接蒸发冷却解决方案,采用模块化和预制化的架构,实现“一箱一系统”,制冷系统交付时间缩短50%。

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数据来源:ICTresearch《2020-2021年中国数据中心蒸发冷却空调产品市场报告》

从制冷到“智冷”

同样是在廊坊,另一座IDC也很具有借鉴意义。该项目因为引入AI技术,推倒了IDC的“烟囱”,并因此入选中国节能中心重点节能技术应用典型案例(2019)名单,年省电费超过2000万元。

廊坊华为云数据中心总面积54000平方米,共部署了4000余个机柜,IT机柜设计功率为30+MW。为提升冷却系统运行能效,数据中心采用华为iManager NetEco6000数据中心基础设施管理系统。

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廊坊华为云数据中心

此解决方案基于AI的iCooling节能算法,建立了能耗与负载、气候条件、设备运行数量等可调节参数间的机器学习模型。也就是说,IDC是一个不断变化的环境,而AI可以不变胜万变。

以廊坊华为云数据中心为例,iCooling@AI能效优化解决方案可将数据中心年均PUE值,从1.42降至1.26,这远远低于北京PUE1.4的红线标准,与乌兰察布数据中心PUE标准大体相同。

重构供配电系统

绿色数据中心的供配电系统,也正在重构。在数据中心能耗排名中,供配电系统位列第三,约占数据中心总能耗的10%,而传统供配电系统功率密度低,且随着IT设备功率密度的增长,占地面积越来越大。

在此方面融合是大势所趋,华为FusionPower6000智能电力模块方案就将输入输出柜以及UPS融合于一体。这样在使用过程中,不仅能够减少繁冗配电,更是能够为用户节约30%的占地面积。而且供电系统整体效率高达97.5%,相对于传统攒机方案的整体效率提升了3%。

不仅如此,UPS不间断电源作为数据中心的动力心脏,电池的可靠性直接影响到数据中心是否能够稳定运维。华为在FusionPower系列解决方案当中,采用了自研UPS锂电池储能系统——智能锂电SmartLi,以代替传统的铅酸电池。

传统铅酸电池是不折不扣的环境杀手,其酸、碱电解质溶液,会使土壤和水系酸性化或碱性化,而且铅酸电池的能量密度仅是锂电三分之一。同时,铅酸电池最多5~7年就要更换一次,TCO没有任何优势。

锂电则在重构IDC领域,就像其已经在重构汽车行业。华为智能锂电SmartLi解决方案寿命可达10~15年,2倍于铅酸寿命。在世纪互联苏州国科数据中心项目中,其对比传统方案,10年TCO降低20%,机柜出柜率提升10%,这对寸土寸金的IDC尤其重要。

绿色数据中心要从源头做起

碳中和的关键是要构建以新能源为主体的新型电力系统,核心是“发、输、配、用、储”各环节都将全面构建在数字技术与电力电子技术之上。当然,绿色数据中心还要从源头做起。通过使用清洁低碳能源、提高能效来降低数据中心的碳排放,才能实现碳减排和碳中和目标。例如风电、太阳能光伏发电,都将为数据中心提供源源不断的动力。

华为的独特价值是长期研发投入积累的数字技术与电力电子技术,专注于融合创新,加速能源数字化,使能千行百业产业升级。同时加速清洁能源发电,建设绿色交通、绿色站点、绿色数据中心,从而最终实现零碳建筑、零碳园区、零碳城市。

以全场景光储解决方案为例,其就可将光伏从补充电改变成为主力电,让数据中心使用上绿色能源。大型光伏电站可利用华为±1500V双极组串架构,降低光伏度电成本,使其低于火电、核电和风电。而这就是从源头开始重构数据中心,因为只有在IDC使用清洁低碳能源后,零碳数据中心才将真正出现,IDC的“烟囱”也才终将被推倒。

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