数字技术这是帮助实现“双碳”目标的一个重要环节,但数字转型它还加速了信息和通信行业能源需求和碳排放的增长。最近,被称为计算基础设施“电老虎”的互联网数据中心(Internetdatacenter)实施了一个超级项目(IDC)绿色低碳转型按下加速键。
国家发展和改革委员会和其他部门近日联合发布通知文件,同意长江三角洲、粤港澳大湾区、成都、重庆、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动了国民经济建设计算能力中心节点和10个国家数据中心集群已经规划。到目前为止,“从东到西计数”项目已经正式启动。
其中,节能降耗已成为“从东向西计数”工程的关键词。上述文件中针对国家枢纽节点提出的九项关键任务中,有三项涉及能耗控制,包括加强对数据中心集群布局的管控绿色数据中心加强建筑节能降耗要求;加强能源供应保障,推动数据中心充分利用可再生能源;加强能耗监测管理,建立健全数据中心能耗监测机制和技术体系。
中国信息通信研究院云计算与大数据研究所副所长李洁被录取第一财经据采访称,“从东向西计数”项目的开通将有效降低企业的电力运营成本。根据国家发改委的数据,预计每年将带动社会投资4000多亿元。其中,随着数据中心扩容扩容步伐的加快,以及行业节能减排的需求,绿色数据中心上下游产业将迎来一段发展机遇期。
计算力向西移动
“东西向”项目批准的8个国家电力枢纽节点,根据定位可分为两类。其中贵州、内蒙古、甘肃、宁夏属于第一类,均分布在可再生能源丰富、气候适宜、数据中心绿色发展潜力巨大的西部地区。
根据总体规划,这四个节点在西部地区的发展重点是提高服务质量和计算能力利用效率,充分发挥资源优势,巩固网络等基础保障,积极承担全国后台处理、离线分析、存储备份等非实时计算能力需求,建设全国非实时计算能力保障基地。
在计算能力西进运动的背后是这样一个事实:自2020年以来新基础设施”以及“双碳”目标下对数据中心低碳发展的更高要求。
根据ICT研究所据估计,在数据资源存储、计算和应用需求不断增长的推动下,国内数据中心的规模保持了快速增长。近五年来,国内数据中心机架的年均增长率已超过30%,其中北京、广州和深圳的数据中心约占全国份额的29%。在用电量方面,2020年,国内数据中心用电量将占全社会用电量的1%左右。
另一份报告显示,从全球角度来看,到2020年底,虽然中国大型数据中心规模以10%的比例位居世界第二,但远低于美国(占40%),国内数据中心仍处于大型数据中心比例较低的状态,分散建设布局一些数据中心正处于大规模建设阶段,经过多年的建设和运营,机柜的货架装载率尚未超过40%。
在上述背景下,近年来,北京、上海、广州等东部地区加强了对数据中心的高能耗控制。与此同时,随着土地、电价和水资源成本的上涨,企业在东部地区大规模布局数据中心的想法也不可持续。因此,优化数据中心的资源配置已成为企业降低成本、控制政府能耗的共同选择。
据不完全统计,早在"从东到西计数"工程启动之前,,华为、腾讯、阿里、字节UCloud优科等国内主要云计算和互联网厂商纷纷在西部国家计算中心节点区增加绿色数据中心布局。
李洁表示,数据中心的重点是资源禀赋重资产投资行业。从短期来看,数据中心在西部地区建设时需要考虑雨、雪、冻土等因素,前期建设成本可能较高。然而,从长远来看,由于数据中心70%的运营成本来自电力,而西部地区拥有大量的水电资源和可再生资源,电力成本较低,长期效益远远大于短期建设成本。
清华大学工程热物理研究所教授李震多年来一直从事数据中心冷却的研究。他进一步告诉《中国商业报》,除了电力成本低之外,西部和东北地区相对干燥和寒冷的气候条件也有利于当地数据中心使用自然冷源来减少能源消耗。
在辽阔的西部地区,李震说,西部的四个枢纽节点都有一定的数据中心产业基础和高闲置率。通过盘活本地股票数据中心的资产,将其纳入国家综合大数据中心系统,符合数据中心产业集约化、规模化发展的目标。
贵州地质技术研究所所长李可顺认为,上述“四大枢纽”的产品仍与上述数据相符。
“谁先布置,谁先占坑,谁的投入和产出都要比其他地区好。”李可顺告诉第一财经,由于“黄金地段”数据中心的平均年能耗普遍低于其他地区,从企业的长期投资周期来看,成本优势将更大。
佩伊如何放弃
国家发改委等五部门于去年10月底发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》数据中心和传统八大“两高”产业首次纳入国家级节能减排领域,提出了“到2025年,新建大型和超大型数据中心的用电效率(PUE)不超过1.3,数据中心的用电效率一般不超过1.5”的目标。
同年12月发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》进一步明确到2025年,全国枢纽节点pue将进一步降低到1.25以下,绿色低碳等级将达到4a以上。
Pue(powerusageEffective)是国际公认的衡量数据中心能效的重要指标,相当于数据中心的总能耗/IT设备的能耗。当该值接近1时,表明非it设备的能耗较低,即能效水平较好。
“实现这一目标的困难在于如何优化股票数据中心的pue。目前,中国大型股票数据中心的平均pue超过1.5。”李洁说。
对于新建的大型数据中心,李可顺表示,在“从东向西计数”的背景下,当数据中心位于西部地区时,由于自然条件优越,实现“pue不超过1.3”的阶段性目标的难度将大大降低。“例如,宁夏的数据中心已经测试,其pue可以维持在1.1左右。”
除了选址因素外,通过技术手段优化数据中心的运营模式也可以有效降低pue值。
提出“从东向西计数”方案,推动数据中心采用高密度集成高效电子信息设备和新技术机房精密空调、液冷、机柜模块化、余热回收利用等节能技术模式。
其中,制冷设备是数据中心的主要能耗来源,也是节能技术的应用重点。为了维持IT设备的正常运行,数据中心的制冷系统通常需要全年运行。
从全球趋势来看,随着绿色数据中心的技术迭代,液冷等高效制冷技术已成为国内外互联网数据中心企业竞争的焦点,也被纳入国内多个政府文件的支持计划。根据相关预测,到2026年,全球液冷数据中心市场估值将从2018年的14.3亿美元增至1205亿美元,年均复合增长率为30.45%。
不过,李震表示,从技术手段来看,虽然国产液冷数据中心已经在地面应用,但大规模商用还为时尚早。“一方面,由于国内液冷技术起步较晚,冷却材料成本较高,国内各单位在国家支持下进行了相关尝试。在液冷方式中,中国的冷板技术相对成熟,处于领先地位;另一方面,在运行中存在瓶颈液冷数据中心的自动化、维护和安全。"
机柜模块化是节能的另一条有效技术途径。由微模块组成的数据中心可以减少冗余配置,提高建设的标准化和运行的节能性和稳定性。
泰尔认证中心有限公司是一家专注于信息通信行业的志愿企业产品认证机构。该公司数据中心业务负责人薛刚告诉第一财经,从过去的典型案例来看,传统机房的pue水平往往在1.6以上,而微模块数据中心产品的pue测试水平一般可以达到1.3以下。因此,模块化方案通常可以将能效水平提高至少20%。
但这项技术的应用也存在障碍。薛刚表示,在大多数情况下,由于数据中心的能效水平和可靠性之间存在矛盾,可靠性往往取决于更多冗余配置,这也意味着更大的能耗。因此,市场将根据具体应用场景,在保证可靠性的前提下,尽量降低pue,提高能效。它的需求仍然依赖于更先进的节能技术。
IDC企业绿色竞争过重
随着绿色低碳数据中心发展道路的清晰,互联网、云计算等领域的领先厂商纷纷加入“绿色内容量”行列,通过加大对新数据中心节能技术的投资,降低数据中心的pue值。
例如,腾讯最近发布了碳中和”报告中提到了目标和行动方针下一代数据中心技术T型块,以实现pue不高于1.3且极限pue降低至1.06的目标;JD。组件对象模型2021年度廊坊新数据中心提出将年度PUE降至1.1的目标;华为在去年9月桂安新区投入使用的数据中心的pue值设置为1.12。
“但是,应该指出的是,对于政府部门来说,如何准确、真实地监测和监督企业的pue指标仍然是一个难题。”李震表示,一方面,数据中心内部设备或与企业保密有关的设备不会完全公开透明;另一方面,当企业通过当地能耗指标的批准时,他们在设计时会得出pue值。如何在实际操作中实现这一价值,还有很多工作要做。
然而,随着下游数据中心用户对pue标准的不断提高,一家大型数据中心运营商的业务负责人表示,这有利于迫使上游数据中心设备和软件供应商提高绿色技术水平,形成上下游绿色数据中心产业链的良性协同。
李洁还表示,数据中心产业具有产业链长、覆盖面广的特点,主要包括各行业的上游设备、设施和软件供应商、中游IDC建设者和服务提供商以及下游应用客户。绿色数据中心的发展对上下游产业有很大的带动作用。
此外,第一财经还指出,它提高了整个生命周期的绿色和低碳水平,积极参与第三方数据中心相关节能标准的制定和认证,也成为互联网、云计算等行业巨头竞争的焦点。
例如,腾讯、华为等企业参与了将于今年4月1日正式实施的第一批国内数据中心液冷系列行业标准的起草阶段。
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