數據中心的能耗瓶頸與解決之道

風林雨濤 發佈 2020-03-13T03:11:22+00:00

2010年以來,4G的普及讓智慧型手機取代PC成為人們生活和工作當中必不可少的智能設備,人們可以在手機APP中獲取更大的便捷,除了隨時隨地的在線閱讀、在線購物、在線辦公、在線娛樂、在線溝通,還可以雲出行、雲就醫、雲教育等,這一切都離不開數據中心的發展。

疫情期間,我們聽到較多的一個詞就是「大數據比對」。在我國防控疫情當中,大數據起到了非常關鍵的作用。各地紛紛推出的「一碼通」,代替了先前的人工登記,快速、實時的將海量人員信息和行程軌跡變化錄入到雲端大資料庫中,疫情防控人員可以通過大數據中的軌跡比對發現可能潛在的疑似感染者。

一碼通和大數據比對的背後,就是一個新興的支柱型產業——數據中心。

No.1

信息化時代的關鍵產業

隨著5G時代的臨近,數據中心作為信息化時代的重要標誌,無疑會成為一個快速發展的支柱型產業。各國政府部門給予新興產業的大力扶持,都為數據中心行業的發展帶來了很大的優勢。隨著數據中心行業的大力發展,將來在很多城市中都會有很大的發展空間,一些大型的數據中心也會越來越多。

2010年以來,4G的普及讓智慧型手機取代PC成為人們生活和工作當中必不可少的智能設備,人們可以在手機APP中獲取更大的便捷,除了隨時隨地的在線閱讀、在線購物、在線辦公、在線娛樂、在線溝通,還可以雲出行、雲就醫、雲教育等,這一切都離不開數據中心的發展。

在資訊時代下,數據中心也為更多企業帶來了便利和經濟效益。在日常辦公、供應鏈採購、產品生產、倉儲物流、商業交易等企業諸多活動環節中,數據中心都為企業提供了各種高效、便利的大數據支持。企業可以很方便的獲得所需的大數據支持和智能化協作,工作效率成倍提升、成本量級下降。可以說,這個時代,數據中心無疑將會成為企業競爭的優勢資產,傳統商業模式也會因此發生改變。

在我國,數據中心發展十分迅速。隨著我國網際網路、雲計算和大數據的加速發展, 數據中心產業進入了大規模的規劃建設階段。醫療、教育、金融、能源等領域,紛紛加快數據中心建設布局。根據IDC行業報告預計,到2021年我國數據中心(IDC)業務的市場規模將達2769.6億元,增速超過30%。

No.2

數據中心的高能耗瓶頸

人們通常認為,由於沒有大型生產機械和設備,僅僅是一排排機箱(伺服器)的數據中心應該屬於零排放、低能耗的清潔產業,然而事實並非如此。儘管數據中心是新興的現代化信息流產業,卻和一些傳統產業一樣面臨著高能耗難題。首先,數據中心的一個最基本要求就是必須保持24小時「連軸轉」,晝夜不停的運行方式勢必會增加能耗。

其次,數據中心既包括伺服器等核心設備,即能源消耗的主體,也有不間斷電源、照明、冷卻等輔助設備。這些設備都是需要大量的能耗維持。數據中心對環境要求極高,往往依賴空調、冷水機等設備來降溫,冷卻部分的用能占到輔助設施用能的60%以上。

數據中心基礎設施高耗能的屬性,受到日益嚴峻的電力資源、水資源及土地資源制約,能耗問題已成為阻礙數據中心產業發展的主要矛盾。

根據官方披露,2018年,全國的數據中心用電量為1,608.89億千瓦時,占中國全社會用電量的2.35%,比上海市2018年全社會用電量(1,567億千瓦時)還多。照此趨勢預計,2023年中國數據中心總用電量將達到2,667.92億千瓦時,2019年-2023年將增長66%,年均增長率將達到10.64%。

隨著5G、雲計算等新興技術的大規模推廣應用,用戶需求正呈幾何級爆發之勢,全球數據中心的數量隨之急速攀升,相應的用電量也在急劇增加,已對電力供應提出新的挑戰。

為了降低電費,很多企業將數據中心都放了水電資源豐富的貴州、雲南等省份,那裡低廉的電價讓企業可以節省大筆用電費用。不過相對於中東部地區,雲貴地偏西南一隅,人煙稀少,遠離數據中心用戶聚集之地。需要在光纖、基站等長距離傳輸設備的架設和維護上耗費較高的精力和成本,並不能從根本上解決數據中心的能耗瓶頸。

No.3

光伏:數據中心最佳節能夥伴

數據中心作為高耗能產業,如何利用清潔能源,大幅降低數據中心的能耗水平、碳排放壓力,建設綠色數據中心成為行業亟待解決問題。

據有關統計,中國數據中心選址大多集中在北京、浙江、江蘇等可再生能源電力占比較低的區域,行業尚未形成大規模採購可再生能源電力的趨勢,2018年中國數據中心行業可再生能源電力使用量占比為23%,低於可再生能源在中國全社會電力消費量的占比26.5%。

隨著以光電風電為主體的能源體系構建,清潔低碳、安全高效的光伏等清潔能源成為各行各業解決高能耗問題的首選能源。光伏能源在我國已廣泛應用於各行各業,包括大數據產業。

縱觀全球,越來越多的企業選擇清潔能源作為數據中心的能源解決方案:微軟亞利桑那州新數據中心將太陽能做主要能源;日本京瓷建設首個完全利用可再生能源供電的數據中心;谷歌在丹麥建設數據中心,在尋找太陽能、海上風力發電和陸上風力發電等再生能源計劃的新投資機會;蘋果公司著力打造綠色能源數據中心;北京冬奧雲數據中心充分發揮風能、太陽能優勢;百度陽泉數據中心充分利用太陽能供電……

由此可見,清潔能源已經開始作為主角出現在數據中心的用能方案里。為何光伏成為數據中心解決高能耗瓶頸的首選?無非有以下幾個原因:

  • 分布式光伏可以就近建設、就近供電,靠近用電側。這將使得數據中心不必再刻意選擇偏遠山區進行建設,遠離服務用戶,增加不必要的額外成本。
  • 「光伏+儲能」、「光伏+大電網」等多能互補模式可以24小時全天候為數據中心提供源源不斷的清潔電力,滿足數據中心晝夜不停運行的用電需求。
  • 分布式光伏主要建設在空閒的建築屋頂,無須額外占用土地資源,使得數據中心即使建設在寸土寸金的城市中也可以低廉的使用光伏電力。

由此可見,清潔能源尤其是分布式光伏與數據中心有著天然的結合優勢,將成為數據中心產業節能「最佳拍檔」。

未來,隨著5G的普及,大數據將滲透到人們生活的方方面面,無論是人工智慧、VR影像、智能家庭還是智能工廠、智能社區,數據中心都將成為人類社會智能化運轉中不可或缺的「CPU」。當利用光伏能源衝破了能耗瓶頸的制約後,數據中心產業必將迎來一次大跨越式的飛速發展!

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*撰文:雨濤

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