工商银行:绿色数据中心建设运营指引
移动支付网2022/5/13 14:20:10

摘要

数据中心作为各个行业信息系统运行的数字基座,已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,建设绿色数据中心是构建新?代信息基础设施的重要任务。绿色数据中心从内涵上说,包括节能技术和产品的应用、可再生能源的利用两大方面,涵盖数据中心选址、规划、建设、运营全生命周期。从专业领域看,业界关注的重点已经从供配电、制冷等基础设施领域,延伸至服务器、网络设备等IT设备领域。

本文基于国家和地方在数据中心节能、“双碳”方面的政策分析,结合工商银行多年来在绿色数据中心建设运营领域的研究和最佳实践,从数据中心建设和运营周期,提出各领域绿色低碳技术和产品的应用,并延伸至数据中心降碳路径分析,为金融同业建设绿色数据中心提供指引。

建设绿色数据中心,在选址阶段,需要根据算力网络国家枢纽节点布局和业务需求,统筹各类资源,因地制宜充分利用可再生能源,优化用能结构,在用能侧绿色降碳。在设计、建设阶段,应按需建设、动态扩容,避免资源浪费;采用更高效的电气技术架构,提升供电效率,减少能源损耗;按气候资源条件合理设计制冷架构,充分利用自然冷却,降低制冷能耗;创建智能管控系统,赋能高效运营,用智能创造绿色。在运营阶段,采用更高算效IT设备,用更少的能耗实现更多的算力,从源头绿色降碳;建立能效运营管理体系,不断提升运营效果;结合生命周期,改造升级老旧基础设施,焕发新绿。

提高IT设备的使用效率、优化数据中心应用和系统架构,在提高算力的同时降低数据中心的能耗,使得能源在数据中心的利用效益最大化,提高数据中心算效水平,将是未来绿色数据中心建设运营的新方向。

政策分析

POLICY ANALYSIS

2020年9月,在第75届联合国大会上,我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达峰,努力争取2060年实现碳中和。随着“碳达峰碳中和”战略的提出,数据中心作为高耗能行业,推进绿色数据中心建设和数据中心的脱碳转型对我国双碳目标的实现具有重要作用,国家各部门密集出台了一系列指导意见及方案,要求加快数据中心的绿色转型。主要政策如下:

综合相关政策进行分析,国家对数据中心的要求可概括为以下几个方面:

一是布局方面,建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,要求新建大型超大型数据中心原则上布局在国家枢纽节点数据中心集群范围内,推动东数西算,实现数据中心合理化布局;

二是能效方面,对数据中心电能利用效率(PUE)提出目标要求,通过采用新的节能技术与架构,实现数据中心节能高效运营;

三是可再生能源利用方面,提出绿色低碳等级要求,要求数据中心提升可再生能源利用率,实现数据中心绿色环保用能;

四是监管方面,数据中心将作为重点能耗监察对象,加强数据中心能耗监管,并要求数据中心能耗能效数据上传,实现动态监控。

各地政府也在双碳背景下,结合当地需求和产业特色,陆续出台相应的产业规划及监管要求。

北京市发布了《北京市数据中心统筹发展实施方案(2021-2023年)》、《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》等文件,要求统筹数据中心产业规划,推动数据中心分区分类梯度布局,制定各区域数据中心建设规定,严控市内新增数据中心。在“功能、能效、碳效、税收”四个方面,对在京新建数据中心提出了极高的要求,如新建超大型数据中心PUE低于1.15。

上海市发布了《关于做好2021年本市数据中心统筹建设有关事项的通知》、《上海市推进新型基础设施建设行动方案(2020-2022年)》等文件,要求数据中心发展支撑城市数字化转型发展,优化数据中心布局,强化能效指标控制,加大各类先进技术应用,推进存量结构优化改造,加大监督管理力度。相关文件在布局、能效、效益产出、监管等方面,对新建数据中心提出了一系列的要求,并试点存量数据中心改造。

深圳市发布了《深圳市工业和信息化局支持绿色发展促进工业“碳达峰”扶持计划操作规程》、《市工业和信息化局关于加快推进重点用能单位能耗在线监测系统建设的通知》等文件,要求数据中心在PUE限值的基础上,进一步向规模化、集约化、智能化、绿色化方向布局发展。另一方面加强数据中心能耗监管,建设能耗在线监测系统,对绿色数据中心通过补助和奖励方式进行扶持,推动绿色数据中心建设。

贵州、内蒙、甘肃、宁夏等大数据中心国家枢纽节点也出台了一系列的措施,加强数据中心的落地布局和发展,打造全国一体化大数据中心国家枢纽节点。另外,这些枢纽节点地区气候条件适宜,绿电资源丰富,更有利于数据中心的绿色建设运营。

工商银行实践

THE PRACTICE OF ICBC

工商银行贯彻落实新发展理念,加快发展绿色金融,为经济社会绿色低碳转型提供全方位的金融服务。工商银行积极适应时代发展需要,成立了数据中心规划设计团队,进一步强化发展规划的顶层设计,加大科技创新力度,以实现更安全、更高效、更绿色的新型发展之路。

加强数据中心建设规划

进入新发展阶段,全行业务快速发展和金融生态场景的推陈出新,对信息系统高可用、灵活扩容、容灾能力的要求将大幅提升。工商银行利用现有基础和条件,组织实施完成了数据中心上海嘉定园区机房楼二期建设,进一步提升了机房资源供应能力;正在加快推进上海外高桥园区改扩建工程,以实现外高桥园区的扩容增能;同时积极开展后续数据中心规划工作,适应云计算、分布式技术发展趋势,提高机房布局的灵活性,以更好地承接高并发业务下的信息系统稳定运行。

加速绿色低碳技术研究应用

2020年,工行数据中心嘉定园区被评为“国家绿色数据中心”,代表着国家相关部委及专业评审机构对工行绿色数据中心建设及运营成果的充分认可。在规划设计阶段,工行坚持创新驱动,充分考虑IT设备、机架布局、制冷系统、供配电系统等各方面的绿色技术运用。在施工建设阶段,参照国家A级机房标准,优先选用节能、节水、低碳产品,应用自然冷却、UPS模块休眠、智能照明等节能技术与产品。

为开展数据中心绿色低碳新技术研究,工商银行数据中心打造了基础设施新技术研究和测试平台——实验环境集装箱机房。实验环境集装箱机房基于预制化模块化的理念进行设计与建设,充分利用数据中心新型建设模式的理念和思路,采用6个标准的20英尺集装箱经工厂预制现场拼接而成,集成众多基础设施新技术,包括高压直流、光伏、模块化UPS、磷酸铁锂电池、智能母线、间接蒸发冷却、水平送风等众多绿色节能前沿新技术。经长期运行分析,实验环境集装箱机房全年平均PUE为1.192,处于数据中心业界领先水平。在2021第六届IDC中国数字化转型年度盛典上,获得“未来数字基础架构领军者”未来企业大奖。

工商银行数据中心积极推动前沿技术应用落地,在上海嘉定园区二期机房建设项目中,采用了高水温供冷、冷水机组与板换串联架构、高压变频冷水机组、自然冷却风冷冷水机组、高压直流、智能配电母线、基础设施色标等大量基础设施和智能化运维新技术。通过采用新的技术方案,数据中心设计能效PUE值相对于一期工程大幅降低。

嘉定园区二期工程基础设施

在数据中心外高桥园区改扩建项目推进过程中,围绕PUE管控,从建筑功能布局、建筑节能、暖通工程、供配电照明、能源计量和管理方案等方面加大绿色应用,计划大量采用工信部推荐的绿色技术或产品,如供配电系统采用光伏发电、具备休眠功能的模块化UPS,暖通空调系统采用氟泵空调、磁悬浮变频离心式水冷机组,IT设备大规模采用液冷服务器等。计划采用优化云平台资源动态扩缩能力的技术架构,以高虚拟化倍率、高计算高存储能力的IT设备置换原老旧设备,广泛应用IT设备的电源智能管理及休眠技术,从IT设备侧进一步应用绿色节能技术。

数据中心外高桥园区

推进基础设施智能运营管理转型

工商银行打造了全行DCIM集中监控系统,实现基础设施的实时监控和管理,实现了能效智能调优;应用机房智能巡检机器人和动力巡检机器人,辅助人工智能巡检,逐步实现机房的无人化和智能化;应用基于RFID的非接触式设备资产定位技术,逐步实现资产管理的智能化。基础设施的智能运营,在实现精准控制的同时,提高了工作效率,进一步推动了数据中心绿色化进程。

“工数小e”智能巡检机器人

绿色数据中心建设及运营

CONSTUCTION AND OPERATION OF GREEN

DATA CENTER

国家“双碳”战略实施以来,国家及地方政府对数据中心行业出台了一系列节能降碳的政策,要求数据中心行业绿色节能可持续发展。相关政策既对新建数据中心的规划选址布局以及存量数据中心的扩容增加了一系列困难,也对存量数据中心带来潜在的绿色低碳改造压力。工商银行通过广泛研读相关政策要求,认真总结绿色低碳技术措施的研究成果,同时结合数据中心建设项目的实践经验及实际情况,编制《绿色数据中心建设运营规范》。以此规范为工商银行新建数据中心以及存量数据中心的规划、选址、设计、建设、运营、改造等工作提供技术指引。

建设绿色数据中心,在选址阶段,需要根据算力网络国家枢纽节点布局和业务需求,统筹各类资源,因地制宜充分应用可再生能源,优化用能结构,在用能侧绿色降碳;在设计、建设阶段,应按需建设、动态扩容,避免资源浪费;采用更高效的电气技术架构,提升供电效率,减少能源损耗;按气候资源条件合理设计制冷架构,充分利用自然冷却,降低制冷能耗;创建智能管控系统,赋能高效运营,用智能创造绿色;在运营阶段,采用更高算效IT设备,用更少的能耗实现更多的算力,从源头绿色降碳;建立能效运营管理体系,不断提升能效运营效果,持续循环提升;结合生命周期,改造升级老旧基础设施,焕发新绿。

建设

1、选址

国家“双碳”战略实施以来,国家及地方政府对数据中心行业出台了一系列节能降碳的政策,要求数据中心行业绿色节能可持续发展。相关政策既对新建数据中心的规划选址布局以及存量数据中心的扩容增加了一系列困难,也对存量数据中心带来潜在的绿色低碳改造压力。工商银行通过广泛研读相关政策要求,认真总结绿色低碳技术措施的研究成果,同时结合数据中心建设项目的实践经验及实际情况,编制《绿色数据中心建设运营规范》。以此规范为工商银行新建数据中心以及存量数据中心的规划、选址、设计、建设、运营、改造等工作提供技术指引。

建设绿色数据中心,在选址阶段,需要根据算力网络国家枢纽节点布局和业务需求,统筹各类资源,因地制宜充分应用可再生能源,优化用能结构,在用能侧绿色降碳;在设计、建设阶段,应按需建设、动态扩容,避免资源浪费;采用更高效的电气技术架构,提升供电效率,减少能源损耗;按气候资源条件合理设计制冷架构,充分利用自然冷却,降低制冷能耗;创建智能管控系统,赋能高效运营,用智能创造绿色;在运营阶段,采用更高算效IT设备,用更少的能耗实现更多的算力,从源头绿色降碳;建立能效运营管理体系,不断提升能效运营效果,持续循环提升;结合生命周期,改造升级老旧基础设施,焕发新绿。

2、供配电

供配电系统能耗仅次于IT系统与制冷系统,提高动力系统能效,是数据中心实现绿色节能的重要一环。供配电系统逐渐从繁向简,从极致安全到节能兼顾,从复杂设计到模块积木,从被动运行向智能运行,从重量级向轻量级,从市电到绿色电力+储能来提升供配电系统能效,降低供配电系统成本及运营费用,实现数据中心供配电系统的绿色节能和智能化运营。

(1)从繁向简,简化数据中心供配电系统

不间断电源系统变流环节不断减少,从传统交流UPS逐渐转向逆变环节更少效率更高的HVDC,甚至市电直供,简化设备结构,降低设备复杂度,提升设备可靠性和能效水平。供电系统架构直接决定数据中心供电系统能效状况,供电系统架构也逐渐摆脱传统的2N交流UPS架构束缚,向能效更优的供电系统架构演进,比如2N市电,市电+HVDC,市电+UPS,HVDC+HVDC,UPS+HVDC等。其中市电+HVDC在系统供电效率、占地面积、易维护性等方面较传统2N交流UPS系统都有一定的优势,且随着市电质量的不断提升,此架构的理论可用性在不断提高。随着金融行业“多活数据中心”、“云计算数据中心”等技术的不断深入推进,在保障业务连续性运行的前提下,可对“HVDC+市电”等的高效供电架构开展研究,尝试在非关键业务场景应用。

(2)从极致安全到节能兼顾,选用更高效的供电设备

不间断电源是供电系统主要的耗能设备,选用更为节能高效的不间断电源设备是降低供电系统能耗最为简单有效的方式。高频UPS、微模块化UPS、旁路UPS、HVDC等不间断电源新技术、新产品,可以有效提升不间断电源的能效,降低供电系统能耗和运维成本。高频UPS与工频UPS相比提高了转换效率,节能效果明显,目前金融行业数据中心已广泛采用高频塔式UPS代替工频UPS。旁路UPS可以根据电网质量,采用旁路模式供电或者双变换模式供电,降低UPS变流损耗,提高UPS效率。HVDC简化交流UPS变换环节,无需逆变器,串联部件少,理论故障点减少,效率提高。

(3)从复杂设计到模块积木,模块化灵活部署供电系统

供配电系统基于模块化思路实现系统和设备的模块化设计和部署,提升系统和设备可靠性,比如微模块UPS、变压器UPS融合、智能配电母线。微模块化UPS的各个功率模块可在线热插拔,在线运维,灵活扩缩,提升供电设备的可靠性和系统安全性,同时智能休眠技术,能更好适配IT负载变化,始终处于高效工作状态,提升节能效果。变压器UPS融合实现将变压器到UPS整个链路整合为一个整体设备,实现整个供电设备的模块化部署,降低设备之间适配及实施复杂度。末端配电也逐渐向运维更加便利、扩容更加方便、能效更高的模块化方式发展。智能配电母线作为新型末端配电方式,利用轨道式低压母线为机房末端设备供电,代替传统的精密配电柜加电缆的供配电方式,采用即插即用的插接箱实现在母线槽不断电情况下在任意位置进行连接或断开,快速部署,随需而变,降低运维成本。

(4)从被动运行向智能运行,实现供配电系统智能化

智能电网通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制以及决策技术的应用,实现电网的智能监测、调度和预测。机器人可以辅助人工进行配电间巡检,而且可以收集设备和环境运行数据,分析机房运行状态,有效提升运维工作的效率和准确性,是无人化运维的发展趋势。动力巡检机器人技术已逐渐在数据中心应用。

(5)从重量级向轻量级,后备电池更轻更小

锂电池作为新兴储能介质,具有能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、自带控制管理系统等优势,更与新型数据中心建设和发展相匹配,也是双碳战略下储能技术的重要发展方向。随着锂电池技术的进步、管控系统的不断完善以及成本的下降,锂电池将是数据中心后备电池以及储能的重要发展方向。

(6)从市电到绿色电力+储能,促进数据中心降碳

无论是双碳战略需求,还是国家和地方政策,都要求数据中心大力采用光伏发电、风力发电等可再生能源,通过自建分布式绿电、收购绿电站、专线绿电、购买绿证等方式利用可再生能源,逐步提升可再生能源利用率,实现数据中心的脱碳转型。加大可再生能源利用也是企业社会责任的一种展现。另外,数据中心可通过自建或社会合作建设蓄能电站,赋能供配电系统的平稳运行以及峰谷负荷调整,保障数据中心的安全可靠运行。

3、制冷

制冷系统是除IT设备能耗之外数据中心最大的能耗来源,要实现数据中心层面的绿色节能必须降低制冷系统的能耗总量。架构、设备、控制等层面的优化能够促成制冷系统能效提升。具体技术方面,当前的趋势主要集中在利用自然冷源、利用高效制冷设备、就近制冷、提升机房温度、制冷系统寻优控制等技术领域。

(1)优化制冷系统架构,充分利用自然冷源及余热。

充分利用室外自然冷源,减少机械制冷,是降低数据中心制冷能耗效果最显著的技术手段,也是制冷系统节能的主要趋势。充分利用自然冷源主要从两个方面实现:一是优化设计制冷架构,除了冬季外,在过渡季节实现自然冷源与机械制冷的叠加使用,大幅延长全年自然冷源的使用时长。二是通过优选制冷设备,实现更小的传热温差,从而更高效的利用自然冷源。

针对不同的系统形式可以采用不同的自然冷源利用方式:水冷冷冻水系统应考虑采用冷水机组与板换串联架构;风冷冷冻水系统可以选择自带自然冷却盘管的设备;风系统可以采用直接新风冷却、间接蒸发冷却等系统架构;制冷剂系统可以通过增加氟泵来利用自然冷源;液冷系统,通过冷却水闭式循环,全年利用自然冷源。总之,尽量减少机械制冷的应用,主用自然冷却,机械制冷为补充,实现绿色低碳制冷。

当数据中心辅助区域或周边区域有用热需求时,宜采用余热回收利用技术。

(2)利用高效制冷设备,提升制冷系统能效

采用更高效的制冷设备,是制冷系统能效提升最为直接的方式。数据中心制冷系统通常由冷源端、输送系统、末端精密空调三部分组成。针对制冷系统冷源端中最大能耗的设备“冷水机组”,可采用具备更高能效技术的产品,如高压变频技术、降膜换热器技术、永磁同步技术、磁悬浮技术等,从而实现冷源端的节能;针对输送系统,通过采用变频技术的泵系统设备,实时调节冷水流量,精确匹配系统末端负荷需求,降低输送能耗;针对末端精密空调设备,可采用变频压缩机、EC直流交变风机、等焓湿膜加湿等技术产品,实现末端空调的节能。

(3)采用近端制冷,优化气流组织。

近端制冷,即制冷末端设备靠近IT设备,缩短送风距离,从而优化气流组织。这是机房制冷能效提升的重要思路。行级制冷、机柜级制冷、液冷等为近端制冷的典型技术架构。通过减少制冷气流输送的距离,减少冷量输送损失,降低制冷末端设备的风机能耗;同时,近端制冷可更好地实现差异化、精准化制冷,从而更好地消除局部热点,提升服务器装机密度。

行级制冷,IT机柜之间安装空调设备,通过水平送回风,配合冷热通道封闭,对就近几个机柜进行精确制冷,提升效率;机柜级制冷,对IT机柜内部增加制冷背板,在机柜内形成冷却循环,循环路径更小,效率更高;冷板式液冷,其制冷末端直抵服务器设备内部散热核心部件,如CPU等。无需通过空气循环即可完成换热,实现循环路径最小化,效率最高化。

(4)合理提高机房温度,同步提升供冷温度

典型机房制冷过程由多个换热循环组合而成:机房空气循环、冷冻水循环、制冷剂循环、冷却水循环。提高数据中心机柜进风区域温度,可以提高机房空气循环温度,从而提升末端精密空调机组效率;提高机房空气循环温度,可以提高冷冻水或制冷剂的循环温度,降低冷量传输过程中的损耗,减轻机组运行负载,可以显著降低制冷系统能耗和改善设备健康状况,同时高水温供冷有利于延长全年自然冷却利用时间。

《数据中心设计规范》GB50174中规定A级机房机柜进风区域温度为18-27℃,为了进一步节能,建议机柜进风温度控制在25℃以上,并向27℃靠拢,同时考虑提升冷冻水循环温度,如14/20℃。

(5)应用AI智能寻优,优化系统控制

数据中心制冷系统寻优控制,是在制冷自控系统中增加AI人工智能技术,自动搭建系统能效模型,在实时运行过程中寻找最优控制策略,从而获得全局最优能效的控制参数。在数据中心制冷系统中应用此类技术,可以实现冷源站各制冷设备之间的更高效协同运行,从而进一步压降能耗。

此类技术中比较典型的是通过深度学习,基于大量的历史数据,建立影响PUE的敏感参数与PUE值的深度学习人工神经网络模型。利用寻优算法,获取调优参数组,下发到控制系统,实现制冷系统的优化控制。

运营

1、贯彻节能运营理念

节能工作是绿色数据中心运营的一项重要内容。节能效果的优劣对数据中心能源用量、利用率的产生直接作用,从而对“双碳目标”的达成、绿色数据中心评价产生重要影响。绿色数据中心节能工作应从节能体系建立、维护结构及照明节能、运维过程节能等方面统筹考虑并开展相应工作。

节能机制建立方面,应树立绿色数据中心节能理念,建立节能管理体系,通过节能制度化提升人员对绿色数据中心节能工作的认知,提升节能工作在数据中心运营中的重要性,并对节能工作进行统一指导和部署。应做好能效数据采集,建立数据中心基础设施管理平台及能效在线监测系统,平台和系统应具有能效分析和管理功能并具备对接政府相关能效监测管理平台的能力。应健全设备台账及能耗资源信息,通过设立用能计划和管控优化目标等手段,逐步推进和开展绿色数据中心节能工作。

维护结构和照明方面,机房内部装修时未作保温处理的,宜加装橡塑保温、玻璃棉、挤塑板等保温材料。有外窗的机房,应设置窗帘,防止阳光直射。照明系统,应采用LED,采取分区、定时、感应等节能控制措施运行。

运维过程节能方面,应主要考虑三个方向。一是日常运营节能,应根据室外气候、室内工况等,制定合理的运行优化策略,最大化利用自然冷源;通过通道封闭、U位管理、盲板封闭、CFD技术等,优化机房气流组织,消除局部热点,提升节能效果;合理设置机房温湿度;根据后端负载情况合理投用UPS功率模块,提升UPS运行效率;二是做好设施设备维护保养工作,做好换热装置、冷却装置、滤网等的计划性清洁维护等,保证设施设备高效运行。三是做好设备节能置换,结合生命周期,淘汰数据中心高耗能落后机电设备,优先替换为《国家绿色数据中心先进适用技术产品目录》中的技术产品;耗能设备改造选型应优先选用一级能效设备;风冷冷水机组宜置换为带自然冷却功能的;水冷冷水机组宜置换为有在线或管道式小球清洗功能的;风冷直膨宜置换为全变频氟泵空调;房间级下送风空调系统宜置换为EC风机下沉的;加湿系统宜置换为独立湿膜加湿的;风机和水泵等耗能设备宜换成全变频的;UPS等设备宜置换为有节能模式的。

此外,绿色数据中心节能运营还需关注危废处理工作。对空调系统制冷剂,宜回收(再生)或重新应用,不应排到大气中。废电池、废油、废冷却液、废滤网等需交由具备资质的单位处理。

2、智能化运维

智能化运维技术的应用,一方面通过替代人工重复劳动,提高工作效率,节省人力成本,另一方面通过精细化控制,寻找最优运行点,实现绿色节能的目的。谷歌、华为等企业已成功应用基于人工智能深度学习算法的PUE能效调优方法。服务器U位级的位置信息是智能化运维技术应用的基础之一,基于物联网RFID技术、图像处理技术的设备资产定位技术在数据中心逐步应用。智能巡检机器人已成功应用于数据中心机房和配电间,阿里和腾讯等企业已推出可完成服务器故障维修、服务器上下架动作的智能运维机器人。数据中心设备及机房基础设施的智能化运维目前处于单一场景开发阶段。在不远的将来,这一领域将实现多场景协同,通过建设一套强大的数据中心基础设施智能运维系统,实现设备和机房运维的自动驾驶,建设真正的“无人机房”。

动力巡检机器人

3、IT设备选型及使用

对于数据中心的整体能效而言,IT设备能效的提升,意味着在消耗同等能源的情况下,数据中心可提供的服务能力得到最直接的提升。在提供同等服务能力时,通过采用新技术降低IT设备的用电量,将大幅降低数据中心的总用电量,在节能的同时取得更好的经济效益。

在服务器、网络设备等IT设备选型环节,部件方面:应遵循精简原则,减少不必要的硬件配置;应优先选用相同技术指标下功耗较低的部件,如服务器采用铂金级或钛金级高转换效率的80PLUS认证电源模块、采用具有PID调速机制的风扇、具备智能动态能耗管理的处理器等,网络设备优先选用具备空闲器件休眠、功率自动调节、风扇分区调速等特性。整机方面:应优先使用高集成度和智能化的设备,如采用能效水平更高的液冷设备等。

在服务器、网络设备等IT设备运行环节,应采用虚拟化、云计算等技术提升服务器设备使用率,采用VDC、VXLAN等网络虚拟化技术提升网络设备复用程度,提高整体资源使用效率。可采用负载智能调度方法,使得IT设备功耗与机房制冷能力协同,使得IT设备功耗与可再生能源供应能力协同,通过精细化控制提升节能水平。

降碳路径

在国家“双碳”战略目标下,绿色数据中心建设运营的关注点已经从传统的提高能效水平实现节能,演进到加大对可再生能源的利用,降低数据中心碳排放,逐步实现数据中心“碳中和”目标上。数据中心在节能的同时,需要减少对化石能源的使用。数据中心降碳需坚持资源环境优先原则,充分考虑资源环境条件提高数据中心效率;深化探索节能减碳技术在数据中心全生命周期建设运营中的应用。具体降碳路径包括:

一是提高数据中心能效水平,降低PUE。在选址阶段,数据中心选址在纬度相对较高、平均气温相对较低的区域;在规划建设阶段,供配电和制冷系统采用各项节能技术;在运营阶段,采用各项智能控制技术实现精准控制。在数据中心的全生命周期持续降低能效指标PUE值,进而降低数据中心的总耗电量,减少对电能的使用,实现降低碳排放的目的。

二是加大对风能、太阳能等可再生能源利用,改变用能结构。在选址阶段,应选址在可再生能源丰富的地区;在地块选择时,应充分考虑可再生能源电场,如光伏电场的建设空间;在可再生能源利用方面,可自建分布式电场,也可与附近的可再生能源电力公司签署绿电直供协议。

三是积极探索参与绿证交易、碳交易等方式,实现碳抵消。由于数据中心园区场地规模限制,自建可再生能源电站的发电量不足以满足自身用能需求,同时风能、太能源等可再生能源具有间歇性大、波动性大等弱点,数据中心还需在一定程度上依赖化石能源电力。数据中心可通过购买可再生能源绿色电力证书,即“绿证”,间接实现对绿色电力的使用。

2020年9月,习近平主席提出“双碳”政策

展望

OUTLOOK

绿色数据中心建设运营既要采用节能技术提升能效,又要逐步改变用能、用电结构,降低碳排放。数据中心作为新一代信息通信技术的重要载体,是算力输出的底座。算力网络建设以及算力和电力的协同,将提升数据中心可再生能源利用水平。提高IT设备的使用效率、优化数据中心应用和系统架构,在提高算力的同时降低数据中心的能耗,使得能源在数据中心的利用效益最大化,提高数据中心算效水平,将是未来绿色数据中心建设运营的新方向。

参考文献:

[1]工信部、国家机关事务局、国家能源局,《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》,工信部联节[2019]24号

[2]蒋京鑫,数据中心的绿色化发展方向探讨,信息通信技术与政策,2020,6:17-20

[3]陈庆,数据中心能耗指标PUE解析,中国金融电脑,2019,4,40-45

[4]王月等,数据中心低碳发展分析与展望,通信世界,2021,15,42-44

[5]开放数据中心委员会,《ODCC数据中心算力白皮书》,2020

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