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“东数西算”带动“绿色内卷” 这些技术成新风口

2022年3月1日 07:38  第一财经  

作者: 吴斯旻

数字技术是助力“双碳”目标实现的重要一环,但数字化转型也加速了信息通信产业的能源需求和碳排放增长。日前,一项超级工程的落地实施,给被称为算力基础设施中的“电老虎”——互联网数据中心(IDC)的绿色化低碳化转型按下加速键。

国家发展改革委等部门近日联合印发通知文件,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,至此,“东数西算”工程正式启动。

其中,节能减耗成为“东数西算”工程中的关键词。上述文件对国家枢纽节点提出的9项重点任务中,有3项涉及能耗管控,包括以数据中心集群布局等为抓手,加强绿色数据中心建设,强化节能降耗要求;加强能源供给保障,推动数据中心充分利用可再生能源;强化能耗监测管理,建立健全数据中心能耗监测机制和技术体系。

中国信通院云计算与大数据研究所副所长李洁在接受第一财经采访时称,“东数西算”工程的开启将有效降低企业电力运营成本,并预计带动每年社会投资超过4000亿元。其中,随着数据中心扩建、扩容加快,叠加行业节能减碳需求,绿色数据中心的上下游产业将迎来发展机遇期。

 算力西移

“东数西算”工程已批复的8个国家算力枢纽节点,可根据定位分为两大类。其中,贵州、内蒙古、甘肃、宁夏属于一类,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较大的西部地区。

根据总体规划,西部地区的这四个节点的发展重点在于提升算力服务品质和利用效率,充分发挥资源优势,夯实网络等基础保障,积极承接全国范围需后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求,打造面向全国的非实时性算力保障基地。

算力西移的背后,是2020年以来,“新基建”的不断升温,以及“双碳”目标下,对数据中心低碳发展提出的更高要求。

根据信通院测算,在数据资源存储、计算和应用需求不断提升的带动下,国内数据中心的规模保持高速增长,近5年,国内数据中心机架年均增速超过30%,其中,北广深三地数据中心约占全国份额的26%。从用电量来看,2020年,国内数据中心的用电量约占全社会用电量1%。

上述背景下,近年来,北京、上海、广州等东部多地纷纷加码数据中心高能耗管控。与此同时,伴随土地、电价、水资源成本不断攀升,企业在东部地区大范围布局数据中心的思路也难以为继。故此,优化数据中心的资源配置成为企业降低成本和政府能耗管控的共通之选。

李洁称,数据中心是重资源禀赋、重资产投入的行业。从短期来看,数据中心放置于西部地区需要考虑雨雪、冻土等因素,前期数据中心建设成本可能相对较高。但从长期角度来看,由于数据中心70%的运营成本来自于电力,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,带来的长远效益要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从事数据中心冷却等方向的研究工作。他进一步对第一财经表示,除了电力成本较低以外,西部地区和东北地区相对干冷的气候条件也有利于当地数据中心使用自然冷源来降低能源消耗。

而对于在幅员辽阔的西部地区,“东数西算”工程将国家算力枢纽节点选在黔、甘、宁和内蒙古四处的原因,李震称,西部四个枢纽节点均有一定的数据中心产业基础,并存在闲置率较高的问题,通过盘活当地存量数据中心资产,将其纳入全国一体化大数据中心体系,与数据中心产业集约化、规模化发展目标相契合。

 PUE如何降

在去年10月底国家发改委等五部门发布的《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》中,首次在国家层面将数据中心与传统八大“两高”行业并列纳入重点推进节能降碳领域,并提出了“新建大型、超大型数据中心电能利用效率(PUE)不超过1.3,到2025年,数据中心电能利用效率普遍不超过1.5”的目标要求。

当年12月发布的《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,国家枢纽节点的PUE要进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。

“实现这一目标的难点在于如何优化存量数据中心的PUE,目前全国存量大型以上数据中心的平均PUE超过1.5。”李洁称。

而对于新建大型以上数据中心来说,贵州数据宝网络科技有限公司产品研究院院长李可顺称,在“东数西算”背景下,当数据中心选址西部地区,由于自然条件利好,“PUE不超过1.3”阶段性目标的实现难度会大幅降低。“比如宁夏的数据中心就曾测试过,其PUE可以保持在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方式,也能达到有效降低PUE值的效果。

“东数西算”方案提出,推动数据中心采用高密度集成高效电子信息设备、新型机房精密空调、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处于运行状态。

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角逐的热点,也被列入国内多项政府文件的支持计划中。据相关预测,到2026年,全球液冷数据中心市场估值从2018年的14.3亿美元增至1205亿美元,年均复合增长率达30.45%。

不过,李震表示,从技术手段来看,国内液冷数据中心虽有落地应用,但距离大规模商用仍为之尚早。“一方面,由于国内液冷技术起步晚,冷却材料仍依赖进口,成本较高,国内目前已有单位在国家的支持下开展相关尝试,液冷方式中,我国冷板技术相对成熟领先;另一方面,液冷数据中心在运营维护和安全性上也存在瓶颈。”

机柜模块化是节能的另一有效技术路径,由微模块构成的数据中心可以减少冗余配置,提高建设的标准化程度以及运营的节能性和稳定性。

 IDC企业绿色角逐加码

伴随数据中心绿色低碳的发展路径逐渐明晰,互联网、云计算等领域头部厂商相继加入了“绿色内卷”的行列,通过加大新建数据中心的节能技术投入,以降低数据中心的PUE值。

比如,在腾讯近日发布的“碳中和”目标及行动路线报告中提到,通过新一代数据中心技术T-block,实现PUE不高于1.3,极限PUE降至1.06的目标;京东对其2021年新建的廊坊数据中心,提出了全年PUE低至1.1的目标;华为去年9月在贵安新区投入使用的数据中心PUE值则定为1.12。

“但应注意的是,对于政府部门而言,企业的PUE指标如何准确、真实地进行监测和监管,仍是难点。”李震称,一方面,数据中心的内部设备或涉及企业保密性,不会予以完全公开透明;另一方面,企业在通过当地能耗指标的审批时,拿出的为设计时的PUE值,该数值在实际运行中如何达到,目前还有很多工作要做。

同时,李洁表示,数据中心产业具有产业链条长、覆盖门类广等特点,主要包括产业上游设备、设施和软件供应商,中游IDC建设者和服务商以及下游的各行业应用客户,绿色数据中心的发展对于上下游产业的带动效应大。

除此之外,第一财经还注意到,提高全生命周期的绿色化、低碳化水平,并积极参与到第三方数据中心相关节能标准的制定和认证中,也成为互联网、云计算等行业巨头的角逐焦点。

比如,今年4月1日即将正式实施的国内首批数据中心液冷系列行业标准,在起草阶段,腾讯、华为等企业均有参与。

编 辑:值班记者
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