全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)的步伐正隨著邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用到來(lái)而加速，大型、超大型數(shù)據(jù)中心逐漸成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的趨勢(shì)。然而你，5G、人工智能蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心如雨后春筍般涌現(xiàn)，也成為耗電大戶(hù)。據(jù)中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量達(dá)到1200億千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2020年將超過(guò)2000億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量2%以上。
2019年京、滬、深三地相續(xù)出臺(tái)數(shù)據(jù)中心新政,力圖通過(guò)能源管理和技術(shù)手段優(yōu)化新建及改造數(shù)據(jù)中心PUE設(shè)計(jì)值。同時(shí),嚴(yán)控IDC規(guī)模、布局和用能,堅(jiān)持“限量、綠色、集約、高效”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。
01
國(guó)家和地方相關(guān)部門(mén)發(fā)布眾多政策
伴隨著數(shù)據(jù)中心的速度和規(guī)模不斷增加，高能耗的現(xiàn)象讓大多數(shù)城市都吃不消，為控制不斷投建的數(shù)據(jù)中心能耗，近年來(lái)，國(guó)家和地方相關(guān)部門(mén)發(fā)布了眾多政策文件。
2018年9月，北京市政府公布的《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄》(2018年版)要求，全市層面禁止新建和擴(kuò)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和存儲(chǔ)支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心(PUE值在1.4以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外)，中心城區(qū)全面禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心。
今年2月，工業(yè)和信息化部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國(guó)家能源局三部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出加快高耗能設(shè)備淘汰，建立健全綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系和能源資源監(jiān)管體系，明確到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE(電能使用效率值，越低代表越節(jié)能)達(dá)到1.4以下。
4月，深圳印發(fā)了《深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項(xiàng)的通知》。深圳市更側(cè)重于改造現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心，對(duì)不同PUE階段的數(shù)據(jù)中心，給予不同的政策支持，例如對(duì)PUE值為1.3-1.35（含1.3）的數(shù)據(jù)中心，新增能源消費(fèi)可給予實(shí)際替代量20%及以下的支持…
6月，上海市經(jīng)信委印發(fā)了《上海市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則（2019）》，提出“嚴(yán)禁上海市中環(huán)以?xún)?nèi)區(qū)域新建IDC（數(shù)據(jù)中心）”“單項(xiàng)目規(guī)模應(yīng)控制在3000至5000個(gè)機(jī)架，平均機(jī)架設(shè)計(jì)功率不低于6kW，機(jī)架設(shè)計(jì)總功率不小于18000kW”“PUE值嚴(yán)格控制不超過(guò)1.3”等標(biāo)準(zhǔn)。
02
清潔能源組合成未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前,數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向支撐更多的數(shù)字化戰(zhàn)略,企業(yè)業(yè)務(wù)依靠IT系統(tǒng)來(lái)支持各種新的應(yīng)用、包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等。目前來(lái)看,大多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心都在積極應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題,特別是大型數(shù)據(jù)中心都正在通過(guò)提高UPS效率、嘗試使用清潔能源、自然冷卻等方式降低PUE,取得了不錯(cuò)的效果。其中,供電模式是目前數(shù)據(jù)中心提升能源效率討論的新方向。
無(wú)人駕駛、智能電網(wǎng)、智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧交通等應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)中心的可靠性要求越來(lái)越高,需要為這些承載關(guān)鍵業(yè)務(wù)的分布式網(wǎng)絡(luò)尋求更經(jīng)濟(jì)、高效的動(dòng)力保障。這種邊緣轉(zhuǎn)變也將導(dǎo)致未來(lái)幾年需要提供多種創(chuàng)新供電解決方案來(lái)支撐網(wǎng)絡(luò)邊緣的各種設(shè)備。在這種需求下,電源技術(shù)不能只關(guān)注傳統(tǒng)的負(fù)載端,向電網(wǎng)端轉(zhuǎn)移是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
例如,讓新能源與不間斷電源、市電并網(wǎng)供電,架構(gòu)微電網(wǎng)讓供電更靠近負(fù)載側(cè)減少數(shù)據(jù)中心的初始基礎(chǔ)設(shè)施投資正在成為研究熱點(diǎn)。但是新的供電方式都有一個(gè)共同點(diǎn),就是要有完善的電力災(zāi)備預(yù)案,因此在自然災(zāi)害和人為失誤的情況下保障供電變得非常有挑戰(zhàn)。另一方面,隨著多種形式能源的輸入,常用的傳統(tǒng)備電方式不再符合主流的節(jié)能減排要求,未來(lái)將會(huì)使用更加清潔的燃料能源。所以,多能源的/清潔能源數(shù)據(jù)中心能源組合是未來(lái)數(shù)據(jù)中心供電側(cè)發(fā)展趨勢(shì),而如何優(yōu)化數(shù)據(jù)中心能源組合也是即將要面臨的挑戰(zhàn)。
03
不用電的數(shù)據(jù)中心盤(pán)點(diǎn)
微軟：蘇格蘭海底數(shù)據(jù)中心、亞利桑那州數(shù)據(jù)中心
微軟于去年在蘇格蘭水域部署了一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)中心。此數(shù)據(jù)中心40英尺長(zhǎng)，擁有864臺(tái)服務(wù)器和27．6PB的存儲(chǔ)空間。微軟海底數(shù)據(jù)中心的部署地附近是歐洲海洋能源中心潮汐渦輪機(jī)與海浪能量轉(zhuǎn)換裝置的試驗(yàn)場(chǎng)地，它們利用海水的流動(dòng)產(chǎn)生電力。潮汐速度最高可達(dá)每小時(shí)9英里。
不僅海底有潮汐渦輪機(jī)等裝置可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電，海岸上還有高聳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及布滿(mǎn)屋頂?shù)奶?yáng)能電池板，它們每天以100%可再生能源的方式為島上10000名居民提供著豐富的電力，海底數(shù)據(jù)中心也由這些設(shè)備提供電力，根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù)，其在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的情況下功率低于250kW。
今年，微軟宣布計(jì)劃在亞利桑那州ElMirage和Goodyear開(kāi)發(fā)新的數(shù)據(jù)中心園區(qū)，為了減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡，微軟加大了對(duì)太陽(yáng)能的投資，正在與當(dāng)?shù)靥?yáng)能公司FirstSolar和 SunStream 2光伏太陽(yáng)能發(fā)電廠合作。在理想情況下，微軟新數(shù)據(jù)中心可充分利用該工廠150兆瓦的產(chǎn)能，將采用100%的可再生能源。
02
日本京瓷建設(shè)首個(gè)完全利用可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心
京瓷在北海道建設(shè)日本國(guó)內(nèi)首個(gè)完全利用可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心。京瓷的子公司京KYOCERACommunicationSystems于4月在北海道石狩市開(kāi)工建設(shè)數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心占地面積3200平方米，將設(shè)置約300架設(shè)備。最大用電量為2000千瓦，預(yù)計(jì)2021年完工。
此數(shù)據(jù)中心將運(yùn)用光伏、風(fēng)力和生物質(zhì)能，結(jié)合蓄電池儲(chǔ)能和人工智能高效發(fā)電。除了使用京瓷的光伏面板外，還將在附近新建風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。與使用當(dāng)?shù)啬静牡纳镔|(zhì)能發(fā)電企業(yè)攜手采購(gòu)電力。還將采用將冰存儲(chǔ)在地下、夏季用于冷卻設(shè)備的“冰雪發(fā)電”技術(shù)和蓄電池儲(chǔ)能。
03
谷歌在丹麥建設(shè)數(shù)據(jù)中心
Google斥資約6億歐元在丹麥西部的Fredericia建設(shè)數(shù)據(jù)中心，這是其在歐洲的第五座數(shù)據(jù)中心，預(yù)計(jì)2021年完工。丹麥擁有高品質(zhì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)和可再生能源生產(chǎn)力，Google認(rèn)為，丹麥Fredericia現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，符合Google要打造高效能、現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的需求。
Google承諾，丹麥數(shù)據(jù)中心在能源和電力的使用上都將是100%無(wú)碳的，因此，Google也在尋找再生能源計(jì)劃的新投資機(jī)會(huì)，像是太陽(yáng)能、海上風(fēng)力發(fā)電和陸上風(fēng)力發(fā)電。
04
北京冬奧云數(shù)據(jù)中心充分發(fā)揮風(fēng)能、太陽(yáng)能優(yōu)勢(shì)
北京冬奧云數(shù)據(jù)中心地處張北壩上地區(qū)。由于當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽(yáng)能資源豐富，冬奧云數(shù)據(jù)中心將最大限度地利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源，借助自然力量降溫，每年只有約15天需要使用傳統(tǒng)制冷模式，能耗降低59%，是國(guó)內(nèi)首個(gè)年平均PUE（能源使用率）小于1.2的最優(yōu)用電效率典范。
北京冬奧會(huì)體育賽事的數(shù)字化傳播等將依靠風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源提供的計(jì)算力運(yùn)轉(zhuǎn)，打造綠色低碳的“云上奧運(yùn)”，為世界呈現(xiàn)一場(chǎng)完全數(shù)字化的奧運(yùn)盛宴。
05
阿里云千島湖數(shù)據(jù)中心采用湖水制冷
阿里云千島湖數(shù)據(jù)中心的最大特點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，得益于千島湖地區(qū)年平均氣溫17度，其常年恒定的深層湖水水溫，借助水冷卻，90%的時(shí)間無(wú)需要電制冷，與普通數(shù)據(jù)中心相比，全年可節(jié)電約數(shù)千萬(wàn)度，減少碳排放量相當(dāng)于1萬(wàn)多噸煤。除了節(jié)能，千島湖數(shù)據(jù)中心還可以節(jié)水，年平均WUE(水分利用率)為0.197。
據(jù)阿里云方面介紹，千島湖數(shù)據(jù)中心因地制宜采用了湖水制冷。深層湖水通過(guò)密閉管道流經(jīng)數(shù)據(jù)中心，幫助服務(wù)器降溫，再流經(jīng)2.5公里的青溪新城中軸溪，作為城市景觀呈現(xiàn)，自然冷卻后最終回到千島湖。此外，該數(shù)據(jù)中心廣泛采用光伏太陽(yáng)能、水力發(fā)電等可再生能源，服務(wù)器余熱也被回收用作辦公區(qū)采暖。
