提升信息基礎(chǔ)設(shè)施能效 推進綠色新基建

閆金光 劉佳佳

加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是穩(wěn)定經(jīng)濟運行、推動創(chuàng)新發(fā)展的重大舉措。2020年3月4日，中共中央政治局常務(wù)委員會會議強調(diào)要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度;5月22日，《2020國務(wù)院政府工作報告》將加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為“兩新一重”建設(shè)內(nèi)容，強調(diào)要發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用，建設(shè)數(shù)據(jù)中心等。加快推進“新基建”，不僅是立足當前，應(yīng)對疫情沖擊、促消費、穩(wěn)增長的有效手段，更是面向長遠、促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、培育新動能的“長遠之計”?！靶禄ā钡目焖侔l(fā)展，對以數(shù)據(jù)中心、通信基站等為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施也提出了更高的要求。我國數(shù)據(jù)中心、通信基站等信息通信技術(shù)（ICT）基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展快、能耗大、能效低，存在巨大節(jié)能潛力，“新基建”過程中亟需加大節(jié)能工作力度，提高能效水平，促進信息化建設(shè)與經(jīng)濟社會發(fā)展相協(xié)調(diào)，增強綠色發(fā)展能力。

一、“新基建”融合數(shù)字技術(shù)將帶動信息基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，也帶來能耗量的快速增長

信息基礎(chǔ)設(shè)施是ICT行業(yè)最重要的組成部分，一般認為包括以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等。新基建數(shù)字技術(shù)設(shè)備都由電力驅(qū)動，最大的耗電量來自于數(shù)據(jù)中心、5G基站等信息基礎(chǔ)設(shè)施。

“新基建”背景下，數(shù)據(jù)中心不只是傳統(tǒng)意義上的存放計算、存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機房，更多是體現(xiàn)創(chuàng)新、綠色等新發(fā)展理念的公共算力基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，是促進5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)中樞，是“新基建”的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)中心能耗量大，一個超大型云計算數(shù)據(jù)中心每年的耗電量近億度。據(jù)測算，近年來我國數(shù)據(jù)中心年能耗量超1.5億千瓦時，年增速超過10%，約占全社會用電總量的2%;全世界數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模為205億千瓦時，占全世界耗電規(guī)模的1%。

此外，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)同樣面臨能耗劇增的挑戰(zhàn)。雖然5G網(wǎng)絡(luò)每比特數(shù)據(jù)能耗僅為4G的十分之一，但由于5G站點數(shù)量是4G的2—3倍，同時擁有更大流量，單設(shè)備功耗將是4G的3—3.5倍。同時，隨著5G和人工智能等新技術(shù)應(yīng)用落地，云計算和大數(shù)據(jù)將加速發(fā)展，并向醫(yī)療、教育、金融、能源等領(lǐng)域不斷擴散，數(shù)據(jù)中心、通信基站、邊緣計算中心等需求量激增，將推動數(shù)據(jù)中心向超大規(guī)模發(fā)展，能源消耗也將保持快速增長。專家預計2021年中國人均移動數(shù)據(jù)流量比2015年將增長18倍，2025年全球數(shù)據(jù)量將會從2016年的16ZB上升至163ZB。到2030年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量將達到4000多億千瓦時，比當前增長20倍，面臨巨大的能源保障問題。

二、提升數(shù)據(jù)中心能效、推進綠色“新基建”面臨多項挑戰(zhàn)和任務(wù)

“新基建”中，無論是5G通信還是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的深度應(yīng)用，都離不開數(shù)據(jù)中心的支撐，數(shù)據(jù)中心自身的節(jié)能降耗問題已引起了全社會的高度重視。2016年國務(wù)院《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》提出“推動信息數(shù)據(jù)中心、通信機房和基站節(jié)能改造”?！?020國務(wù)院政府工作報告》強調(diào)加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度，構(gòu)建“智能”“綠色”“安全”基礎(chǔ)設(shè)施體系。隨著有關(guān)部門推進綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，制定標準規(guī)范，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心逐步向市場驅(qū)動的規(guī)模化、標準化、高密度、綠色節(jié)能方向發(fā)展。但是，由于短期內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模大、速度快，也帶來一系列值得關(guān)注的問題。

一是布局分散、資源浪費。近年來，多地紛紛投資建設(shè)數(shù)據(jù)中心，但這些數(shù)據(jù)中心大多各自為政、相互分離，缺乏一體化的戰(zhàn)略規(guī)劃，造成了一定程度上的重復和浪費。此外，受用戶需求、網(wǎng)絡(luò)條件等因素影響，雖然西部地區(qū)能源成本較低，但大量數(shù)據(jù)中心選址還是大多集中在北京、浙江、江蘇等可再生能源電力占比較低的區(qū)域，并且行業(yè)尚未形成大規(guī)模采購可再生能源電力的趨勢，造成清潔能源豐富、氣候條件適宜的西部地區(qū)資源浪費。

二是能效標準和評價指標體系不完善。整體上看，數(shù)據(jù)中心指導性標準尚不充分，計量方式有待規(guī)范，導致數(shù)據(jù)中心節(jié)能規(guī)劃、設(shè)計和技術(shù)改造缺乏依據(jù)。各地對于新建數(shù)據(jù)中心節(jié)能審批和在用數(shù)據(jù)中心的能耗監(jiān)督管理方面缺乏合理指導性意見。同時，數(shù)據(jù)中心行業(yè)也缺乏能夠約束市場主體的強制性標準，數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化仍有進一步提高空間。

三是總體能效水平偏低。目前我國的數(shù)據(jù)中心平均PUE（數(shù)據(jù)中心能效指標）值在2.0—3.0之間，而實際數(shù)據(jù)可能遠高于這一數(shù)字。我國新建大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的電能能效設(shè)計值一般不高于1.5，但整體與國際先進的1.2—1.4還具有一定差距;原有數(shù)據(jù)中心如果不進行節(jié)能改造，隨著計算處理規(guī)模的增加，耗電量也會出現(xiàn)激增。

四是節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用不足。由于人工智能、智慧城市等應(yīng)用領(lǐng)域還不充分，數(shù)據(jù)中心資源管理不協(xié)調(diào)，很多數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備保有量高于信息業(yè)務(wù)的實際需求，設(shè)計負荷使用率偏低。數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)的UPS主流供電模式存在能量損耗大、能效水平較低的問題，而直流供電模式操作專業(yè)性高、安全性差;傳統(tǒng)風冷制冷系統(tǒng)能耗大，而液冷方式改造難度大，成本較高。

五是專業(yè)能源管理人才缺失。現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心運行維護人員，大多從事巡檢工作，專業(yè)能源管理專業(yè)知識欠缺，能源管理概念和意識相對薄弱，無法及時發(fā)現(xiàn)、解決數(shù)據(jù)中心運行過程中造成的資源浪費問題，造成部分數(shù)據(jù)中心能效水平設(shè)計優(yōu)秀，但實際運營水平遠達不到設(shè)計值的現(xiàn)象。

三、提升信息基礎(chǔ)設(shè)施能效，推進綠色“新基建”

提升數(shù)據(jù)中心、5G基站等的能效水平是綠色“新基建”的基礎(chǔ)。要貫徹落實新發(fā)展理念，協(xié)調(diào)布局、加強創(chuàng)新，把綠色作為基本原則，堅持開放市場、資源共享，開創(chuàng)“新基建”時代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理新思路。

一是推動新建數(shù)據(jù)中心均衡布局。規(guī)范新建數(shù)據(jù)中心審批流程，加大監(jiān)管力度，配合我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、新型城鎮(zhèn)化等相關(guān)舉措，按照統(tǒng)一戰(zhàn)略、統(tǒng)一方向、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準等方式進行協(xié)同布局和建設(shè)，實現(xiàn)國家、區(qū)域、省市等多個層面統(tǒng)籌數(shù)據(jù)中心的共建共享。組織專門論證，除部分必須要建設(shè)在應(yīng)用中心周邊的數(shù)據(jù)中心外，其他數(shù)據(jù)中心要充分利用水電、氣候等資源，在中西部地區(qū)建設(shè)，合理優(yōu)化布局。

二是采用智能化新技術(shù)改造升級數(shù)據(jù)中心。主動關(guān)閉不必要的、低能效的數(shù)據(jù)中心，進行整合優(yōu)化。對有改造價值的已建數(shù)據(jù)中心，鼓勵采用智能化、虛擬化等技術(shù)提高IT設(shè)備效率。推動交流供電、直流供電、儲能等優(yōu)勢互補，提高能效。推行原有建筑改造，支持智能制冷、液冷等技術(shù)手段的應(yīng)用，提高制冷系統(tǒng)效率。從設(shè)備、技術(shù)、運維等多方面進行創(chuàng)新，推動智能化運維、統(tǒng)一化網(wǎng)管等智慧運維手段使用。

三是推進可再生能源在通信基站和數(shù)據(jù)中心的使用。推動通信基站使用光伏、風能等可再生能源，因地制宜利用風能、太陽能等可再生資源為基站供電，減少傳統(tǒng)電力使用。鼓勵大型數(shù)據(jù)中心與新能源基地一體化建設(shè)，降低對傳統(tǒng)由燃煤、天然氣等化石能源產(chǎn)生的電力的需求，減少碳排放，使數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬G色”可再生能源的產(chǎn)消者。

四是加大引導和監(jiān)管力度。完善數(shù)據(jù)中心、通信基站能耗和能效水平事前評估、事中監(jiān)測和事后審計全流程，做好能耗跟蹤測評。推動數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)流通，不斷激勵相關(guān)主體貢獻新數(shù)據(jù)，促進信息共享共用。完善信息基礎(chǔ)設(shè)施能效標準和能效評價指標體系，制定發(fā)布相關(guān)技術(shù)導則，編制最佳實踐案例和具體節(jié)能技術(shù)信息，組織相關(guān)培訓，為數(shù)據(jù)中心通信基站建設(shè)提供指導。

（作者單位：國家節(jié)能中心）