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数据中心如何节能能耗|北京天拓明达电子科技有限公司
      

  栋栋大楼矗立园区,井然有序地排列着。穿上‘鞋套’,走进其中一栋大楼,里面机器轰鸣,一眼望去,全是一排排的黑色机柜,机柜中的设备不停闪烁。虽是夏日,但大楼里却有点冷。”这是笔者参观某公司数据中心所见。

无论是打车、网购,还是刷新闻、看视频和点外卖……这些行为的背后都离不开数据中心。可以说,数据中心已经成为互联网应用和服务的基石。

数据爆炸与数据中心耗电量

随着云计算、人工智能、大数据、物联网和移动互联网的深入发展,数据中心迎来新的发展机遇。一方面,数据中心步入快速发展阶段;另一方面,它却面临能耗过高的问题。中国8.29亿网民在2018年产生了7.6ZB的数据量,并且数据量还将以每年30%的速度增长。到2025年,中国智能互联设备将达到800亿,整个数据量将高达48.6ZB

数据的爆炸式增长,背后是数据中心惊人的耗电量。从全球来看,到2025年,数据中心将占到全球能耗的*大份额,高达33%;从国内看,国内数据中心的耗电量已连续8年超过12%的速度增长。2017年,国内数据中心总耗电量达到1200-1300千瓦时,这个数字超过三峡大坝和葛洲坝电厂发电量之和。预计,到2020年,中国数据中心耗电量为2962亿千瓦时,2025年高达3842.2亿千瓦时。

并且,随着5G时代到来,数据中心耗电量将快速增加。居高不下的耗电量、温室气体的排放、大量的水资源消耗和设备报废后的环境污染……数据中心数量与规模的快速增长已经为资源与环境带来巨大挑战,绿色数据中心呼之欲出。

国家政策的驱动力

2019214日,国家工信部、国家机关事务管理局和国家能源局三部委联合发布《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》(以下简称《意见》)

《意见》指出:大力推动绿色数据中心创建、运维和改造,引导数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路,实现数据中心持续健康发展。

《意见》的主要目标是:建立健全绿色数据中心标准评价体系和能源资源监管体系,打造一批绿色数据中心先进典型,形成一批具有**性的绿色技术产品、解决方案,培育一批专业第三方绿色服务机构。到2022年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下,高能耗老旧设备基本淘汰,水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升,废旧电器电子产品得到有效回收利用。

对新建数据中心,《意见》称“鼓励采用液冷、分布式供电、模块化机房以及虚拟化、云化IT资源等高效系统设计方案”,并“引导大型和超大型数据中心设计电能使用效率值不高于1.4”。

对在用数据中心,意见指示“有序推动数据中心开展节能与绿色化改造工程”,“力争通过改造使既有大型、超大型数据中心电能使用效率值不高于1.8”。

根据IDC发布的《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》表明,虽然中国企业数据中心能源使用效率(PUE)值明显改善,但依然有85%的受访企业数据中心的能源使用效率在1.5-2.0之间,未来仍有很大的提升空间。

关于数据中心高能耗问题,施耐德电气方面表示,“让数据中心变‘绿’不只是政策要求。事实上,在节能之外,绿色数据中心之‘绿’还涵盖多个环境要素,比如废旧铅酸蓄电池若处理不当,铅、汞、镉等有毒有害重金属会对环境造成危害。”

并且三部委《意见》明确指出,水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升,废旧电器电子产品得到有效回收利用。

核心问题:数据中为何如此耗能?

数据中心高能耗产生的原因是什么?人们使用电脑或手机,都有这样的感受:时间一长,它们会发烫。道理相同,数据中心规模庞大,里面有大量的服务器、存储设备和交换机以及千亿级别的芯片,发烫程度非电脑和手机可以相比。因此,数据中心大量的电力被用于冷却。

可以说,冷却效率的高低对数据中心高能耗有着决定性影响。

科技巨头的数据中心怎么节能?

为解决数据中心能耗问题,企业“简直是无所不用其极”。

比如将数据中心建在北极圈内(Facebook)、数据中心沉于海底(如微软)、数据中心“藏”于山洞(如腾讯)等。这种种措施都是为了利用自然冷源给数据中心提供更高的能效,减少制冷方面能耗的损失。

1.Facebook北极圈数据中心

位于瑞典北部,Facebook有一个名为Node Pole的数据中心,处理着用户发到Facebook上的任何自拍和任何一个“点赞”。

据悉,Node Pole2013年开始运行,藏身于一大片神秘的松林、湖泊和众群岛中间,是Facebook首次在美国以外的地区开设数据中心,同时也是欧洲*大的数据中心之一。Node Pole中心长300米,宽100米,很庞大。

据悉,Node Pole是目前为止能效*高的计算机设施。相对于传统服务器厂商的产品,这一项目开发的服务器硬件性能高38%,而运营费用则低24%

这里冬天平均气温差不多零下20度,外界的冷空气被泵进中心大楼内,服务器产生的大量热空气和进来的冷空气循环交换,形成自然冷却的过程。