本文來自數(shù)據(jù)中心運維管理,作者:武彤,中國計量科學(xué)研究院先進測量工程中心主任。
隨著“新基建”進程的不斷推進,數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級進度加快,數(shù)據(jù)中心作為未來經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略資源和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施,在迎來爆發(fā)式增長的同時,其算力不均衡、能耗高、精細化管理不足等問題凸顯,數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略已成為全行業(yè)深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時代機遇。
關(guān)于數(shù)據(jù)中心的高能耗問題,國內(nèi)不同研究機構(gòu)給出的年能耗值不盡相同,部分研究機構(gòu)預(yù)測未來十年,國內(nèi)數(shù)據(jù)中心耗電量將翻倍。事實上,隨著數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用,盡管算力需求持續(xù)高比重增長,未來的數(shù)據(jù)中心的高耗能、高碳排放的情況未必會到達如此高的水平,但這并不意味著IT行業(yè)和決策者可以高枕無憂。數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能低碳發(fā)展依然是值得關(guān)注的重點課題。
2020年9月我國明確了“碳達峰、碳中和”目標(biāo),標(biāo)志著中國對促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展,社會繁榮和生態(tài)環(huán)境保護的決心。2021年2月,國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》,要求加快信息服務(wù)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型,做好大中型數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)機房綠色建設(shè)和改造,建立綠色運營維護體系。2021年6月國管局和國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”公共機構(gòu)節(jié)約能源資源工作規(guī)劃》和同年11月由國家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工信部、國家能源局四部委發(fā)布的《貫徹落實碳達峰碳中和目標(biāo)要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》中均要求大型、超大型數(shù)據(jù)中心運行電能利用效率下降到1.3以下。2021年7月,工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》,提出堅持綠色發(fā)展理念,支持綠色技術(shù)、綠色產(chǎn)品、清潔能源的應(yīng)用,全面提高新型數(shù)據(jù)中心能源利用效率。
隨著國家一系列政策的相繼頒布,數(shù)據(jù)中心綠色、低碳發(fā)展作為數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分應(yīng)運而生。數(shù)據(jù)中心綠色、低碳發(fā)展通過創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)提升設(shè)備的能效,充分利用可再生能源降低碳排放,進而推動數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字化新基建的基礎(chǔ)性支撐作用,驅(qū)動社會實現(xiàn)節(jié)能降碳的目標(biāo)。
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何謂“綠色”數(shù)據(jù)中心?
綠色數(shù)據(jù)中心旨在取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響,一般來說,包括數(shù)據(jù)中心的性能效率、環(huán)境影響、資源整合與能源統(tǒng)籌等方面。
性能效率是基本要求,高可靠性的數(shù)據(jù)中心需要滿足GB50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》中A級數(shù)據(jù)中心的要求。一方面要保持?jǐn)?shù)據(jù)中心無故障持續(xù)運行,另一方面數(shù)據(jù)中心的IT系統(tǒng)、制冷、照明和電氣系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定高效率運作。環(huán)境影響主要指數(shù)據(jù)中心在正常生產(chǎn)運行過程中對外部環(huán)境所帶來的影響。在建筑規(guī)劃和建設(shè)階段,應(yīng)結(jié)合建筑的使用功能和規(guī)劃定位,對項目進行包括大氣、水、土壤、聲、固體廢棄物和生態(tài)的綜合環(huán)境影響評價。資源整合主要考察數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中的材料選擇、建造技術(shù)、設(shè)備或材料回收和可再生利用率及產(chǎn)品包裝等方面。能源統(tǒng)籌側(cè)重于數(shù)據(jù)中心運營后的能源管理、節(jié)能措施等方面。
在現(xiàn)階段,綠色數(shù)據(jù)中心的評價主要是考慮其性能效率,兼顧數(shù)據(jù)中心運營后的能源統(tǒng)籌,提高整體能源使用效率。
數(shù)據(jù)中心由于存在高發(fā)熱元件散熱瓶頸、資源利用率和能源效率低“三大難題”,所以其綠色節(jié)能亦非常重要,從國家到地方層面都對數(shù)據(jù)中心的能耗進行了引導(dǎo)和限制。
圖一:數(shù)據(jù)中心的能源使用
數(shù)據(jù)中心的主要耗能為IT設(shè)備、配電系統(tǒng)和暖通空調(diào)系統(tǒng),見圖1。一個典型的數(shù)據(jù)中心,能耗主要由四大塊組成:第一大塊,是占數(shù)據(jù)中心總能耗約50%以上的IT設(shè)備系統(tǒng),包括服務(wù)器設(shè)備、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等;第二大塊,是占數(shù)據(jù)中心總能耗約38%的空調(diào)系統(tǒng),其中,空調(diào)制冷系統(tǒng)約占總功耗的25%,空調(diào)送、回風(fēng)系統(tǒng)約占總功耗的13%;第三大塊,是占數(shù)據(jù)中心總能耗約10%的UPS供配電系統(tǒng),其中UPS供電系統(tǒng)約占總功耗的5%,UPS輸入供電系統(tǒng)約占總功耗的1%;第四大塊,數(shù)據(jù)中心總功耗剩余的1%屬于輔助照明系統(tǒng)。
由以上分析可以看出,數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備為最大的能源消耗,這一部分能耗最大的是以服務(wù)器為代表的計算設(shè)備,因此需要重點關(guān)注服務(wù)器能效的狀況。數(shù)據(jù)中心內(nèi)暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗約37%以上,該部分也被視為數(shù)據(jù)中心節(jié)能的極具潛力部分。供電系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的10%,主要來自于變壓器、UPS等供配電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,其次是照明。因此數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能,要從計算設(shè)備,例如服務(wù)器,暖通空調(diào)和電氣三個系統(tǒng)做出努力。
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如何提高數(shù)據(jù)中心能源使用效率?
數(shù)據(jù)中心整體能源效率的提高離不開其各組成設(shè)備的能效提升,或者說提升設(shè)備的能效能夠直接有效提高數(shù)據(jù)中心的能效,例如提高服務(wù)器能效、減少供電損耗等,但設(shè)備級能效提高會遇到瓶頸,到了一定程度由于技術(shù)和成本的限制,其能效無法再次提高或者提高能效造成成本急劇上升。在設(shè)備能效提升遇到困難后,通常采用提高系統(tǒng)能效的方式,例如通過負載優(yōu)化使服務(wù)器工作在高能效狀態(tài),待機服務(wù)器進行優(yōu)化;或者通過氣流組織分析,使制冷和空調(diào)散熱在時間和空間上進行匹配,因在系統(tǒng)能效的彈性比較大,通常從小的系統(tǒng)開始做起,逐漸引入更多變量,涉及的系統(tǒng)越來越多,同時再考慮管理因素,就成為從組織層面提高能效的方法和途徑。
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產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)
3.1服務(wù)器
數(shù)據(jù)中心的本質(zhì)作用是提供算力資源,并且數(shù)據(jù)中心能耗占比最大的是信息設(shè)備能耗,拋開計算能力,單純追求極低的電能使用效率(PUE)是不合理的。英特爾、三星、高通、英偉達等眾多半導(dǎo)體廠商紛紛發(fā)力,各種加速芯片百花齊放。XPU(CPU、GPU、DPU等各種服務(wù)器處理器的統(tǒng)稱)成為半導(dǎo)體芯片廠商競爭的新賽道,一條清晰的競爭主線也逐漸明顯——各大芯片企業(yè)都在構(gòu)建自己的多元化產(chǎn)品能力。其中,英特爾基于XPU產(chǎn)品戰(zhàn)略,打造了從CPU到GPU、FPGA、IPU等多種異構(gòu)算力資源,以XPU+oneAPI為抓手推動異構(gòu)計算,打造從云到端的全面產(chǎn)品組合,涵蓋CPU、GPU、IPU、FPGA和專用ASICs等解決方案,解決了各種不同的處理器采用不同架構(gòu)和不同指令集所造成的處理不同計算場景的不同表現(xiàn),更好的應(yīng)對計算的多元化,實現(xiàn)提供強大的計算力和足夠的靈活性的雙贏,并且在功耗、可靠性、體積等方面都有優(yōu)勢,解決了通用計算在處理海量數(shù)據(jù)時采用更多處理器帶來的高昂成本和更高發(fā)熱量問題。
服務(wù)器芯片算力的提升,計算場景的多元化對于數(shù)據(jù)中心節(jié)能至關(guān)重要。英特爾通過專用加速芯片大幅提升負載處理速度,也就是說同等工作量算的快。發(fā)力GPU和AI,提供更高計算密度和更快計算速度。其中,即將推出的代號為Arctic Sound-M(ATS-M)的英特爾數(shù)據(jù)中心GPU,能夠提供每秒150萬億次運算(150 TOPS)。首個旗艦級數(shù)據(jù)中心GPU—Ponte Vecchio,已經(jīng)在復(fù)雜的金融服務(wù)應(yīng)用以及AI推理和訓(xùn)練工作負載方面展現(xiàn)出了卓越的優(yōu)勢。于今年5月發(fā)布的專用于高性能深度學(xué)習(xí)AI訓(xùn)練的Habana Gaudi2處理器,以及基于Xe HPC微架構(gòu)且專為高性能計算和AI所設(shè)計的Ponte Vecchio GPU能夠通過支持多樣化架構(gòu),讓終端用戶充分利用處理器的高性能和高能效。
數(shù)據(jù)中心的能耗結(jié)構(gòu)中,制冷空調(diào)系統(tǒng)的能耗僅次于信息設(shè)備能耗,如何降低數(shù)據(jù)中心的制冷能耗成為降低PUE的關(guān)鍵。隨著服務(wù)器單位功耗增大,原先尺寸的普通服務(wù)器機柜可容納的服務(wù)器功率往往超過15kw,在現(xiàn)有的風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心情形下,這已經(jīng)到了空氣對流散熱能力的瓶頸。液冷技術(shù)作為一種散熱能力更強的技術(shù),可以助力更高的功率密度。液冷技術(shù)指使用高比熱容、高傳熱系數(shù)的液體作為熱量傳輸?shù)墓べ|(zhì)滿足服務(wù)器等IT設(shè)備散熱需求的冷卻方式。也就是說通過液體來替代空氣,把CPU、內(nèi)存條、芯片組、擴展卡等器件在運行時所產(chǎn)生的熱量帶走。常見的液冷技術(shù)包括冷板式、浸沒式和噴淋式三種主要形式,液冷服務(wù)器可以接受更高的冷源供回水溫度,最大化的利用室外自然冷源,有效降低數(shù)據(jù)中心PUE至1.2以內(nèi)。聯(lián)想基于新一代海神溫水水冷技術(shù),以及第三代英特爾®至強®可擴展處理器,打造了聯(lián)想ThinkSystem SD650服務(wù)器,采用創(chuàng)新散熱技術(shù)提升性能,降低功耗。在上海交通大學(xué)打造了“思源一號”高性能計算集群,PUE可低至1.1左右,實現(xiàn)42%的節(jié)能減排。
液冷服務(wù)器雖然在散熱效率上有較大提高,但是由于標(biāo)準(zhǔn)化水平比較差,業(yè)界尚未有統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范,因此可靠性仍待提高,成本還需要降低。英特爾聚力攜手產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴開放創(chuàng)新,構(gòu)建液冷解決方案,在芯片、服務(wù)器、機架、數(shù)據(jù)中心四個水平方向進行研究,探索更經(jīng)濟、更高效的冷卻方案設(shè)計參考,致力于提出冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的要求,以及未來液冷設(shè)計需要遵守的規(guī)范要求,為數(shù)據(jù)中心液冷方案設(shè)計與研究提供路徑與借鑒,通過產(chǎn)業(yè)伙伴共同提高冷板液冷技術(shù)關(guān)鍵部件的質(zhì)量,共同促其標(biāo)準(zhǔn)化,降低設(shè)計與使用成本,從而推動建立并完善冷板液冷的生態(tài)系統(tǒng)促進整個產(chǎn)業(yè)的成熟度提高。
3.2機柜級別的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)
機柜級的節(jié)能技術(shù)主要包括:依據(jù)業(yè)務(wù)量、業(yè)務(wù)類型等引起的負載變化,進行功率的自動調(diào)整;采用完善的供配電方式,提升單機柜功率密度;提升計算密度,統(tǒng)一供電和共享散熱管理等技術(shù)措施。
根據(jù)英特爾的實測數(shù)據(jù)顯示:使用機架備用電池消除計劃外峰值功耗,可將服務(wù)器上架率提高20%~30%。提升計算密度,通過增加母線電壓,適應(yīng)大功率機架之需,可將電源效率提高2%,并提升機柜空間利用率,來綜合提升能效。模塊化設(shè)計貫徹綠色節(jié)能理念,實現(xiàn)統(tǒng)一供電、共享散熱管理。液冷冷板式散熱,搭配專業(yè)冷媒,覆蓋CPU、內(nèi)存等主要部件,整機PUE低至1.1,且能夠極大降低總體擁有成本。進行處理器功率控制調(diào)優(yōu),和根據(jù)業(yè)務(wù)負載自動調(diào)整功率,以及基于英特爾的開放處理器微代碼,調(diào)整主板與處理器電壓等舉措。實踐表明,這一方案顯著性提升了功率密度,可支持高達20kW的單機柜功率密度,實現(xiàn)算力的有效提升,即使采用純風(fēng)冷,PUE也可內(nèi)控保持在1.2以下。
此外,英特爾攜手中國電信共同推進AI節(jié)能技術(shù)部署,制冷系統(tǒng)節(jié)能率超23%,機房平均PUE從1.49降至1.38;同時,也聯(lián)合超聚變共同打造極簡架構(gòu)高算力密度整機柜服務(wù)器,使制冷PUE低于1.1,單機柜支持144個高功耗CPU。
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系統(tǒng)能效提升技術(shù)
合理的末端空調(diào)氣流組織是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)和前提。提高精密空調(diào)的送回風(fēng)溫度和冷源的供回水溫度一直是數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)節(jié)能的共識,但往往由于末端氣流不合理造成以上節(jié)能措施達不到理論上的高效節(jié)能目標(biāo)。合理的氣流組織體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)機柜進風(fēng)區(qū)域空調(diào)冷氣流分布均勻,垂直和水平方向溫度場處于相對均衡狀態(tài)??梢越柚嚓P(guān)風(fēng)量、風(fēng)速、溫度場測試儀器開展氣流組織的測量和評估,將抽象的氣流場參數(shù)化和具體化。通過測量技術(shù)的應(yīng)用,探索數(shù)據(jù)中心機柜送風(fēng)區(qū)域氣流組織與溫度場分布的耦合關(guān)聯(lián),在完善氣流組織管理的基礎(chǔ)上,進行末端精密空調(diào)運行方式研究,通過測量優(yōu)化,實現(xiàn)機柜進風(fēng)區(qū)域溫度相對均衡分布,建立基于氣流組織優(yōu)化的空調(diào)節(jié)能運行管理策略。最后,將氣流組織及空調(diào)節(jié)能管理策略AI智能化,保障測量、調(diào)優(yōu)、管理和節(jié)能的精準(zhǔn)控制。
AI智能控制技術(shù)的應(yīng)用有助于數(shù)據(jù)中心能效的提升,主要應(yīng)用于供配電系統(tǒng)和制冷空調(diào)系統(tǒng)。增加對可再生能源的利用,是減少碳排放的關(guān)鍵步驟。英特爾已經(jīng)開發(fā)出一項解決方案,可集成到現(xiàn)有的能源網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)中,以打造出可適應(yīng)不斷變化的能耗需求和能源來源的智能化水平更高的電網(wǎng)。英特爾聯(lián)合一些全球最大規(guī)模的公用事業(yè)運營商組建了智能二級變電站邊緣設(shè)備聯(lián)盟(Edge for Smart Secondary Substations Alliance),以實現(xiàn)電網(wǎng)變電站的現(xiàn)代化,并更好地支持可再生能源。法國最大的電網(wǎng)運營商Eenedis最近加入了這一聯(lián)盟,采用了提供全網(wǎng)實時控制的解決方案,對超過80萬個二級變電站進行了升級。為風(fēng)能發(fā)電廠提供智能運營的北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司,通過利用英特爾AI解決方案、CPU集成AI加速,采用英特爾®DLBoost、Analytics Zoo,將風(fēng)能預(yù)測的準(zhǔn)確率從原先的59%提高到了79.41%。
將AI智能控制技術(shù)應(yīng)用于制冷空調(diào)系統(tǒng)的自動控制邏輯,通過預(yù)測室外氣象參數(shù)、分析負載變化情況、計算冷源設(shè)備特性,調(diào)優(yōu)冷源系統(tǒng)控制邏輯,最大化地利用室外自然冷源,實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效節(jié)能。
高壓直流(HVDC)是為受人關(guān)注的技術(shù),相比傳統(tǒng)的UPS減少了一個DC/AC逆變環(huán)節(jié),使得電能利用效率大大提高,相比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)方案,其節(jié)能效果據(jù)測算最高可以提高8%。同時由于直流輸電導(dǎo)線根數(shù)少,沒有感抗和容抗的無功損耗,只有電阻的發(fā)熱損耗,提高了配電傳輸中的節(jié)能效果。直流輸電只需兩根導(dǎo)線,能夠節(jié)省大量線路投資,因此電纜費用省得多。
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從組織層面提高能效
影響數(shù)據(jù)中心能耗的因素涉及多方面,包括服務(wù)器系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、機房裝修、照明、變配電設(shè)備、供配電電纜等,甚至運行維護的水平都會影響到數(shù)據(jù)中心的能耗。通過對數(shù)據(jù)中心各子系統(tǒng)運行負荷和用能效率的分項監(jiān)測、分析,發(fā)現(xiàn)各子系統(tǒng)運行中存在的耗能問題,有針對性的對各子系統(tǒng)進行運行調(diào)整和技術(shù)改進,降低數(shù)據(jù)中心電能消耗,提高整體能效。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用人工或者人工與動環(huán)系統(tǒng)相結(jié)合的能耗分析方式,面對海量的運行數(shù)據(jù)和報表很難做到監(jiān)控全面、預(yù)測精準(zhǔn)、分析和控制到位。因此必須借助數(shù)據(jù)中心能耗分析工具,對數(shù)據(jù)中心的設(shè)備級、系統(tǒng)級以及項目級的能耗情況分級把控。
比如英特爾研發(fā)的數(shù)據(jù)中心能耗分析工具,主要涵蓋監(jiān)控、分析、預(yù)測和控制四個功能板塊。
●監(jiān)控功能:帶網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)功能,支持多種設(shè)備和多種協(xié)議,支持各品牌設(shè)備,能夠跟蹤設(shè)備能耗變化趨勢;
●分析功能:及時發(fā)現(xiàn)機房內(nèi)熱點,具備服務(wù)器能耗分析功能,識別空調(diào)制冷和氣流組織的不均衡問題,及時發(fā)現(xiàn)“僵尸服務(wù)器”,具備容量分析功能,實現(xiàn)智能容量管理;
●預(yù)測功能:容量增長預(yù)測,溫度健康預(yù)測,關(guān)聯(lián)應(yīng)用的能耗和溫度預(yù)測;
●控制功能:服務(wù)器能耗控制策略,基于熱點的制冷分析,提高服務(wù)器機柜容量,基于溫度/功耗的應(yīng)用遷移。
基于數(shù)據(jù)中心能耗分析工具對各設(shè)備、系統(tǒng)運行狀況及能耗情況等數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控、分析和預(yù)測,及時發(fā)現(xiàn)問題,并制定精確的高效節(jié)能控制策略,依靠能耗分析工具的控制功能開展控制策略的實施,實現(xiàn)全面監(jiān)控、精準(zhǔn)預(yù)測分析和控制的全鏈條能耗管理策略。
在數(shù)據(jù)中心業(yè)界廣泛使用CQC8302-2018《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運行與維護評價技術(shù)規(guī)范》中對能效管理有如下要求:
1)制定能效管理制度,明確能耗數(shù)據(jù)的采集要求、采集方法及頻率,通過采集的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析,分析內(nèi)容包括但不限于:
統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)中心整體用電量變化情況;
a.統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)中心日耗電量及日平均耗電量情況;
b.統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)中心能耗組成及占比;
c.統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)中心月度能效指標(biāo)變化情況;
d.統(tǒng)計分析UPS系統(tǒng)自身能耗變化情況;
e.統(tǒng)計分析空調(diào)暖通系統(tǒng)能耗變化情況;
2)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)中心耗水量變化情況(風(fēng)冷系統(tǒng)選擇不適用),了解對IT設(shè)備運行特征的狀況:
a.是否對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施所承載的到機柜顆粒度的IT設(shè)備運行峰谷期進行分析和了解;
b.是否與客戶或用戶相關(guān)部門做好溝通,針對高密度IT負載的部署做出預(yù)測,并制定相關(guān)應(yīng)對方案。
3)具備管理氣流組織的能力,包括但不限于:
a.應(yīng)封堵設(shè)施建筑所有可能的漏風(fēng)口,維持設(shè)施的正壓;
b.應(yīng)疏導(dǎo)設(shè)施內(nèi)氣流的流向、封堵所有可能的漏風(fēng)口、對機柜內(nèi)所有空閑U位安裝盲板、關(guān)閉不必要的出風(fēng)口、保證冷空氣的最佳使用效率。
4)對運行閾值設(shè)定有管理制度和周期性修正策略。
5)基于安全性及運行效率的綜合考慮,建立運行閾值設(shè)定指南,設(shè)置監(jiān)控報警閾值、空調(diào)回風(fēng)溫度等。
6)定期進行能耗分析會議,不斷完善及優(yōu)化能耗管理策略。
上述能效管理要求,如果采用手工的方式進行操作,將極大耗費人力,且很難持續(xù)符合要求,英特爾的數(shù)據(jù)中心能耗分析工具能夠協(xié)助數(shù)據(jù)中心運維人員持續(xù)滿足CQC8302-2018《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運行與維護評價技術(shù)規(guī)范》的要求。
數(shù)據(jù)中心項目級別的能效管理,需要與組織的能源計量體系和能源管理體系結(jié)合在一起,融入數(shù)據(jù)中心運維體系之中,充分融合數(shù)據(jù)中心能耗分析工具和運行維護體系融合,在保證數(shù)據(jù)中心安全運行的基礎(chǔ)上,不斷尋求節(jié)能潛力,采用各種創(chuàng)新技術(shù),提高整體的能效水平。
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結(jié)論與展望
雖然數(shù)據(jù)中心能源消耗量比較大,但整個數(shù)據(jù)中心能耗水平與提供的計算能力相比,增長并不多,其中主要得益于近年來服務(wù)器能效水平的提升。2020年2月28日發(fā)表在《科學(xué)》期刊的一篇論文,題目是《全球數(shù)據(jù)中心能源使用在需求快速增長下仍然放緩》。該論文研究計算出2010年至2018年間,全球數(shù)據(jù)中心需求增長了550%,數(shù)據(jù)中心能源使用僅增長了6%。因此對于數(shù)字經(jīng)濟有重要作用的數(shù)據(jù)中心,仍然要大力發(fā)展。
在大力建設(shè)數(shù)據(jù)中心的同時,注重節(jié)能低碳綠色技術(shù)的研究和應(yīng)用,同時節(jié)能低碳技術(shù)需要與管理有機融合,共同驅(qū)動數(shù)據(jù)中心的高效節(jié)能。“三分建設(shè),七分管理”已經(jīng)是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的共識,通過液冷技術(shù)、高效冷卻技術(shù)、高效芯片服務(wù)器等節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用,配合精細化的運行維護管理,最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能。
智能化技術(shù)的應(yīng)用促進數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展。AI智能控制技術(shù)能有效提高服務(wù)器運算效率、供配電效率和制冷能效,推動數(shù)據(jù)中心能效的提升。借助智能能耗分析工具,通過監(jiān)控、分析、預(yù)測和控制等模塊功能的實施,實現(xiàn)各設(shè)備、子系統(tǒng)和項目級的能耗監(jiān)測與控制,助力數(shù)據(jù)中心綠色高效發(fā)展。
因此,數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能低碳發(fā)展不能單純的追求極低的電能使用效率(PUE),需要結(jié)合算力、IT設(shè)備能耗、暖通空調(diào)能耗、供配電能耗等多方面綜合考慮。
數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展具有社會層面的引領(lǐng)和表率作用。不僅會使高能耗產(chǎn)業(yè)快速轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,加快千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程,實現(xiàn)快速節(jié)能降碳,同時,數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)雙碳目標(biāo)時采用的一系列先進技術(shù)和思路,為其他行業(yè)帶來啟發(fā)。通過技術(shù)遷移,這些思路可以幫助其他高耗能行業(yè),包括農(nóng)業(yè)、物流、采礦和制造等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳排放的減少,使這些行業(yè)在實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時,加速向碳中和轉(zhuǎn)型的步伐,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展,發(fā)揮更大的社會價值。