讓數(shù)據(jù)中心甩掉能耗沉重賬單

華凌

當(dāng)今，全世界新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)正以驚人速度增長。據(jù)統(tǒng)計，平均每11個月全世界的數(shù)據(jù)量即將翻倍，而且隨著時間的發(fā)展，這個周期還在縮短。這意味著我們需要提供更多的數(shù)據(jù)中心，隨之將帶來更多的能源需求，以及同步增加的能量排放。因此，數(shù)據(jù)中心提供商必須大幅降低碳排放，加速向綠色數(shù)據(jù)中心邁進(jìn)。

近日，工信部、國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》），明確提出建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心是構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要任務(wù)，是保障資源環(huán)境可持續(xù)的基本要求，是深入實施制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略的有力舉措。到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國際先進(jìn)水平。這猶如一聲令下，開啟數(shù)據(jù)中心“綠”境界。

高能耗呼喚綠色數(shù)據(jù)中心

如今，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石。我國的數(shù)據(jù)中心總量已超過40萬個，但是普遍存在能耗較高的問題，年耗電量超過全社會用電量的1.5%。

據(jù)調(diào)查，目前困擾大多數(shù)企業(yè)數(shù)據(jù)中心最嚴(yán)重的問題是：運算密度的提高導(dǎo)致用電密度的迅速加大，數(shù)據(jù)中心總體擁有成本隨服務(wù)器的增加而成倍上升。過去的數(shù)據(jù)中心運算能力是目標(biāo)，用電是“一般商品”，而現(xiàn)在和未來則相反，數(shù)據(jù)中心的運算能力是“一般商品”，用電是焦點。

業(yè)內(nèi)人士預(yù)見，未來發(fā)展方向是所有企業(yè)基本形態(tài)將在云端用人工智能（AI）處理大數(shù)據(jù)。一切有云、AI的地方都必然涉及大數(shù)據(jù)。如果人們現(xiàn)在不降低數(shù)據(jù)中心的能耗，毫無疑問，不久的將來需要支付一份沉重的賬單。

《意見》提出，大力推動綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建、運維和改造，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心走高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心持續(xù)健康發(fā)展。

所謂綠色數(shù)據(jù)中心，指數(shù)據(jù)機房中的IT系統(tǒng)、制冷、照明和電氣等能取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響。

“要想數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展，選址尤為重要?！敝锌扑{(lán)鯨公司首席運營官李煒說，“由于數(shù)據(jù)中心屬于高能耗產(chǎn)業(yè)，其用電負(fù)荷供應(yīng)須高度可靠、穩(wěn)定，因此應(yīng)該選擇在供電能力充裕、供電價格相對較低的區(qū)域建設(shè)，以降低運營成本。又因數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備的能耗大部分會轉(zhuǎn)化為熱量，所以為盡可能提高制冷系統(tǒng)的效率或是使用自然冷源散熱，其更適合建設(shè)在室外環(huán)境溫度常年適宜及其偏冷，常年有風(fēng)的地區(qū)?！?/p>

聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)技術(shù)總監(jiān)單獎定介紹：“數(shù)據(jù)中心選址要選好，盡量不選擇常年溫度較高的地方，如海南、廣東，也要避開需要長遠(yuǎn)距離電力傳輸?shù)牡胤?。所以，比較理想之地，是較寒冷、離發(fā)電站近，且有綠色能源的地方?！?/p>

目前，阿里巴巴、騰訊、百度、華為、聯(lián)想等先后把數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移至貴州。“這是現(xiàn)在我國建立數(shù)據(jù)中心的新趨勢，選擇貴州是因為其不僅清潔能源如水電資源充足，電力也很便宜，而且當(dāng)?shù)剡€有很多恒溫恒濕的山洞，是適合建大型綠色數(shù)據(jù)中心的好地方。而對于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，能夠提供高科技工作崗位，留住并吸引人才，可謂抓住了新的機遇?！崩顭樥f。

“練內(nèi)功”提能效刻不容緩

“盡管數(shù)據(jù)中心完成從發(fā)達(dá)地區(qū)到欠發(fā)達(dá)地區(qū)遷移轉(zhuǎn)型，但并沒有降低能耗。下一步的挑戰(zhàn)是，提高能源使用效率（PUE），這就需要數(shù)據(jù)中心‘大練內(nèi)功，更新完善自身機制?！崩顭樦赋觥?/p>

據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)行數(shù)據(jù)中心平均消耗的功率是大型商業(yè)寫字樓的百倍以上，一個大型數(shù)據(jù)中心使用相當(dāng)于一個美國小城市的總電量，為服務(wù)器供電和冷卻所需的電能超過數(shù)據(jù)中心總運營成本的40%。而目前，國內(nèi)眾多數(shù)據(jù)機房普遍存在大量低效系統(tǒng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心能源使用效率不高，能達(dá)到綠色數(shù)據(jù)中心要求的為數(shù)不多，具有相當(dāng)大的提升空間。

在強化綠色設(shè)計層面，《意見》指出，加強對新建數(shù)據(jù)中心在IT設(shè)備、機架布局、制冷和散熱系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)以及清潔能源利用系統(tǒng)等方面的綠色化設(shè)計指導(dǎo)。鼓勵采用液冷、分布式供電、模塊化機房以及虛擬化、云化IT資源等高效系統(tǒng)設(shè)計方案，充分考慮動力環(huán)境系統(tǒng)與IT設(shè)備運行狀態(tài)的精準(zhǔn)適配;鼓勵在自有場所建設(shè)自然冷源、自有系統(tǒng)余熱回收利用或可再生能源發(fā)電等清潔能源利用系統(tǒng);鼓勵應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行熱場仿真分析，驗證設(shè)計冷量及機房流場特性。

單獎定指出：“綠色數(shù)據(jù)中心的理念在IT界不是新課題，已提出近十年左右。從資深I(lǐng)T人士角度來看，三部委發(fā)布的《意見》對如何構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心的指導(dǎo)相當(dāng)全面，亮點頗多。一直以來，更低的PUE值是每個數(shù)據(jù)中心運營商致力追求的目標(biāo)。而對很多數(shù)據(jù)中心來說，實現(xiàn)尚有一定距離，可能某一點做到了，但未考慮到數(shù)據(jù)中心的整體架構(gòu)，這需要提前規(guī)劃設(shè)計，如不同應(yīng)用的可用性差異化、災(zāi)備機制等?！?/p>

《意見》提出，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值達(dá)到1.4以下，高能耗老舊設(shè)備基本淘汰。

單獎定說：“現(xiàn)在國內(nèi)很多傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的PUE值大于2.2，與國際先進(jìn)水平相比有較大差距。因此，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備應(yīng)盡量選用綠色技術(shù)，比如聯(lián)想采用首創(chuàng)的45℃溫水水冷技術(shù)，PUE值低于1.1，為北京大學(xué)科研創(chuàng)新提供強大計算力保障。而同樣的計算機，不同廠家制造的節(jié)能效果不一，所以IT產(chǎn)品要首選節(jié)能性更好的?！?/p>

此外，《意見》中指導(dǎo)性地提到了建立綠色運維管理體系，“這明確了節(jié)能、節(jié)水、資源綜合利用等方面的發(fā)展目標(biāo)，并結(jié)合氣候環(huán)境和自身負(fù)載變化、運營成本等因素科學(xué)制定運維策略。如果發(fā)現(xiàn)很多計算機不是一直需要高峰負(fù)載運營，應(yīng)考慮隨需停運一部分，這可通過運維有效控制實現(xiàn)?！眴为劧ㄟM(jìn)一步說。

完善綠色標(biāo)準(zhǔn)評價體系

近兩年，由中國電子學(xué)會起草、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究院參與編寫的《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點評價指標(biāo)體系（2017）》，就先進(jìn)適用技術(shù)推廣使用、運維管理體系建設(shè)、能效提升、水資源利用、有害物質(zhì)控制、廢棄電器電子產(chǎn)品處理、可再生能源和清潔能源應(yīng)用等方面，做出了具體相關(guān)規(guī)定。

去年，為總結(jié)推廣國家綠色數(shù)據(jù)中心試點經(jīng)驗和做法，全面提升數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平，三部委遴選出49家國家綠色數(shù)據(jù)中心，以起到先進(jìn)示范作用。

在推進(jìn)相關(guān)試點工作時，工信部節(jié)能司能源節(jié)約處副處長袁令介紹說，已修訂綠色數(shù)據(jù)中心國家標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會以及電子四院編制《數(shù)據(jù)中心資源利用電能能效要求和測量方法》等一系列重點標(biāo)準(zhǔn)，并且將其作為試點建設(shè)和評監(jiān)的核心依據(jù)。

“與歐美早先構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心進(jìn)程相比，我們今天在追趕之中。然而中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展起來后，已經(jīng)感受到國外客戶十幾年前的痛，我們追趕速度非?？?。隨著5G時代的到來，數(shù)據(jù)中心要處理更多數(shù)據(jù)，計算密度更高，能耗越來越成為首要考慮的問題，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的一系列標(biāo)配必須是綠色的。希望在《意見》之后，跟進(jìn)實施細(xì)化到可執(zhí)行性的機房設(shè)計、應(yīng)用及基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、液冷等關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)的指導(dǎo)意見?！眴为劧ū硎尽?/p>

為保障綠色數(shù)據(jù)中心達(dá)到高質(zhì)量發(fā)展要求，《意見》提出，要建立完善綠色標(biāo)準(zhǔn)評價體系等長效機制?！帮@然，這是國家兼顧現(xiàn)有基礎(chǔ)條件，制定出的長遠(yuǎn)目標(biāo)。如果能夠?qū)⑵淝蟹譃殡A段性目標(biāo)，有步驟地推動國內(nèi)企業(yè)一步步往前走，相信會更快達(dá)到能源效率目標(biāo)值?！崩顭樥f。

“希望政府層面對率先采取綠色技術(shù)的企業(yè)，能夠給與一定的激勵肯定，如表彰、提高企業(yè)商譽，而對于弄虛作假的行為，能夠有一定懲戒約束制度。再有，今后可以鼓勵推動更多的企業(yè)，把綠色數(shù)據(jù)中心機房作為特色產(chǎn)品輸送給‘一帶一路沿線國家。”李煒強調(diào)。