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逐向雙碳:東數西算中的綠色需求與競爭焦點

2025China.cn   2022年06月13日

  如果盤點2022年上半年科技圈最火熱的風口,東數西算絕對榜上有名。2022開年,國家發改委、工信部等四部委就確定了“東數西算”工程的建設。在京津冀、長三角、粵港澳大灣區等八地,建立十個數據中心集群,以完成全國一體化數據中心體系的總體布局與設計,集約化的數據中心建設自此拉開了帷幕。

  東數西算工程的確立源于東西部地區對于算力、能源的供需調節,東部發達地區數據、算力需求旺盛,但處理數據的算力設施與供應的能源在寸土寸金的東部發展被成本與能耗局限。而西部地區的土地、能源等資源豐富,數據中心在西部地區集群化、中心化的規劃與發展,可優化數據中心空間布局,有效利用西部地區可再生能源促進數據中心綠色低碳高質量發展。

  作為數字經濟時代的核心資源,算力需求正推動數據中心快速部署,然而24小時不間斷運行的大數據中心也是能耗大戶。研究機構數據顯示,過去十年,我國數據中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增。據IDC預計,到2024年數據中心耗電量將占到全社會耗電量的5%以上。

  在雙碳戰略背景的要求下,能耗大戶數據中心也被政府重點“關照”。東數西算工程中,對數據中心的建設標準日趨嚴格,更強調低碳節能,數據中心PUE值的要求也越來越高。

數據中心的PUE使命

  PUE值特指的是數據中心衡量能耗標準的一個數值,是數據中心消耗的所有能源與IT設備消耗能源的比值。簡單來說,PUE值越接近1,意味著節能減排程度越好,PUE值越大,表明制冷和供電等配套基礎設施所消耗的電能越大。

  可持續的發展要求下,中央及地方多次提出對高耗能行業進行節能降碳改造,數據中心作為傳統的能耗大戶,多次被列入重點領域,提出明確的改造要求。

  2019年2月,工信部出臺《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》規定,到2022年,數據中心平均能耗基本達到國際先進水平,新建大型、超大型數據中心的PUE降至1.4以下。

  2021年7月,工信部印發《新型數據中心發展三年行動計劃(2021—2023年)》,針對數據中心耗能大的特點,要求新建數據中心能效水平穩步提升、PUE逐步降低,可再生能源利用率逐步提高。此次東數西算,就要求張家口、韶關、長三角、蕪湖、天府、重慶集群的PUE在1.25以下,林格爾、貴安、中衛、慶陽集群的PUE在1.2以下。

  建設數據中心是風口也是機遇,但無論是新增還是舊有的數據中心PUE值要求都較高,對數據中心的綠色改革來說,都是不小的挑戰。在國外,先進的數據中心PUE值小于2.而國內的數據中心PUE值在2-3之間,比全球的先進數據中心平均數值高出一倍。

  大多數國內存續的舊數據中心,都是各大企業自建滿足自身的業務需求,這些數據中心的特點總結來說,集碎片化、粗放式建設為主,數據中心規模龐大,里面有大量的服務器、存儲設備和交換機,自身的運行過程本身的能源消耗就大,并且機房、空調降溫等基礎設施老舊,數據中心的能源消耗一直處于高位運行。這也使得數據中心被業界詬病已久,直接影響到數據中心的健康發展。

  對于新建的數據中心來說,面臨的問題相似,數據中心本身的運行能耗巨大,對應的能耗降低的各類技術還在成長期,成本高并且效果不穩定。雙碳戰略背景的要求下,東數西算的數據中心綠色需求PUE值小于1.3,對于IDC廠商來說是個不小的挑戰。如何降低數據中心的能耗?讓PUE值越來越趨于1?新興的技術與應對方案開始不斷崛起。

逐向雙碳:IDC綠改措施

  研究統計,數據中心的耗能部分主要包括IT設備、制冷系統、供配電系統、照明系統及其他設施,如安防設備、傳感器以及相關數據中心建筑的管理系統等。整體來看,由服務器、存儲和網絡通信設備等所構成的IT設備系統所產生的功耗約占數據中心總功耗的45%,空調制冷系統所產生的功耗約占數據中心總功耗的40%,電源及其他設備占10%~15%。

  如果從低PUE的指標來衡量數據中心,優秀的低能耗數據中心,從規劃設計、到采購實施再到運維與驗證等環節全生命周期對降能耗要求比較高。對于低PUE的數據中心來說,需要在這些環節中嵌入創新的技術與服務,降低數據中心PUE值。

  1.IT設備功耗的降低。行業采取的方式主要從IT設備軟硬件層面來降低功耗。IT基礎架構方面,從應用優化、架構規劃/優化、產品選型進行整體優化,平衡降耗與效率,例如用AI技術來進行數據的分時調度,實現智能預測,對服務器設備進行合理的擴容和縮容,優化計算資源的分配,提升服務器的利用率。

  2.制冷系統的功耗降低。傳統的風冷技術逐漸被液冷技術替代,液冷技術的制冷效果幾乎比傳統的風冷效果好一倍。目前板式液冷、浸沒式液冷等技術逐漸被應用。板式液冷技術改造量小,排布基本和普通的機房相同。浸沒式的液冷可以提供“液冷+風冷”相互組合的冷卻技術設計,可以針對性地對核心模塊部件進行差異化設計。圍繞液冷的余熱回收,如供熱、二次制冷、發電等產業也正在成為研究趨勢與熱點。

  3.建設、運維系統的功耗降低。在數據中心建設的初始,就進行低PUE規劃設計,從綜合選址、低耗能機柜、模塊化/微模塊,運維管理方面入手,平衡降耗和成本的關系;運維管理方面,通過精細化監控平臺、資源申請合理評估等方式,檢測資源利用率以動態調整資源分配,在低能耗周期關閉不必要設備等策略,平衡降耗和效率問題。

  我們可以發現,數據中心的綠色化能耗降低從規劃建設開始,包括供電系統、空調系統、暖通系統等綠色化的設計,制冷系統液冷技術的應用;再到IT設備層面網關、服務器等IT設備的選型、網絡搭建以及應用過程的智能節能優化等;在運維管理中涉及的是IT設備與平臺、應用和業務的監控等層面。

  數據中心的PUE指標能耗的衡量是一項系統工程,在這些關鍵的維度上,每一項都不能掉鏈子,尤其是對新建的數據中心來說,否則PUE值的不達標會面臨被關停的局面。對于IDC廠商來說,能耗的降低與能效的升維是他們最關心的指標。

競爭“王牌”:一站式全生命服務

  新舊數據中心如何適配高的PUE值要求,是IDC廠商們關注的業務核心,也是其重點發展創新的目標。

  數據中心的建設、運維、服務等不同階段包含的內容系統繁雜,涉及的專業領域復雜,例如樓宇系統建設的機房配套土建、數據中心的物理基礎設施供電、制冷、機柜、布線等,服務器的操作系統、網絡設備、軟硬件平臺等。因此數據中心的服務商角色也比較零散,在數據中心建設與運營的不同階段提供著差異化的服務。

  在數據中心的產業鏈中,主要分為基礎設施、IDC托管、IDC服務三種服務商角色。上游包括的是提供IT設備服務器、軟硬件設施的企業,也包含一些提供支持性設備如網絡通信、電源、機架、散熱等IDC廠商。如華為、紫光新華三等企業。

  中游是IDC服務和解決方案提供商,市場以三大運營商為主導,與第三方IDC企業、云服務商共存發展,主要有萬國數據、世紀互聯等廠商;下游則是數據中心的需求方,主要以互聯網大廠的云計算廠商為主,如阿里云、騰訊云、華為云等。

  我們熟悉的科技圈在數據中心的市場中主要是作為上游和下游的參與者為主。數據中心的上游IDC廠商,多以單點能力的服務角色存在,提供數據中心建設、運維中的部分服務。例如數據中心建設的咨詢服務、制冷系統建設、電力系統、IT軟硬件設備服務等。

  現在行業內越來越多的IDC廠商開始聚焦技術與模塊化的解決方案,打出一站式服務的數據中心建設的“王牌”。一站式的服務包括數據中心從基礎建設、運維、管理等全生命領域的服務,如基礎設施建設、IT設備軟硬件、低耗能機柜、網絡網關服務、制冷系統、平臺運維系統服務等。

  IDC行業中,打著一站式服務旗號的廠商開始增加,畢竟數據中心的零散服務只是其中細碎部分。一站式服務意味著一攬子的解決方案,蘊含的商業價值巨大,尤其是數據中心未來后續的運營,這是未來IDC市場參與廠商參與的藍海與競爭的焦點,也是華為、新華三等IDC廠商聚焦建設與投資的原因。

  整體來說,一站式的服務對于廠商的技術與能力要求較高,行業內擁有一站式全生命領域服務能力的廠商是少數。在數據中心的建設和運維中,涉及的子領域眾多,長長的產業鏈中,有全能型選手,有專精型選手,大家各自發揮所長,長久留在牌桌上的關鍵是創造強大的工具或高能效的解決方案。

  智能時代,盤踞在全國大大小小的數據中心,擁有著無數細小瑣碎的需求,需要產業中的各類選手發揮所長。IDC產業的蛋糕巨大,需要多方的力量共同深入的綠色改革,這個發展的機遇對所有參與者來說是平等的。

  IDC服務商在數據中心的創新與變革,不斷賦予能耗大戶數據中心更多的綠色服務、運維能力,加快數據中心走向高效、清潔、集約、可持續的綠色道路,不僅支持著我們的數字生活綠色化,也助力雙碳目標的快速實現。

(文章來源:腦極體 作者:燕良)

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