數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排迫在眉睫，液冷技術(shù)與AI能效管理成兩大法寶

2020年9月，中國在聯(lián)合國大會(huì)上向世界宣布了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。

“十四五”(2021—2025年)時(shí)期是我國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”的關(guān)鍵窗口期，既要推進(jìn)對(duì)現(xiàn)階段“能耗大戶”的能效優(yōu)化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；也需要積極布局綠色能源體系，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)。今年的政府工作報(bào)告中提出，有序推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和工作，落實(shí)碳達(dá)峰行動(dòng)方案。其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了，推進(jìn)綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，建設(shè)綠色制造和服務(wù)體系。我國也十分重視碳達(dá)峰、碳中和的政策指導(dǎo)，據(jù)企查查APP顯示，和碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)的政策已超過400多條。

“雙碳”目標(biāo)落地，企業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

我國明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)后，企業(yè)“雙碳”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型凸顯。“雙碳”目標(biāo)的落地，對(duì)企業(yè)而言充滿著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

華云數(shù)據(jù)董事長、總裁許廣彬表示，機(jī)遇方面，2022年將是“雙碳”政策密集落地實(shí)施的行動(dòng)年。這不僅將我國的綠色發(fā)展提升到新的高度，對(duì)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)提出了新的要求，也賦予了華云數(shù)據(jù)等科技企業(yè)新的使命和責(zé)任。華云數(shù)據(jù)將彰顯新?lián)?dāng)、體現(xiàn)新作為，進(jìn)一步探索自主創(chuàng)新、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展實(shí)現(xiàn)路徑，圍繞碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮科技領(lǐng)先企業(yè)的帶動(dòng)作用，引領(lǐng)能源、電力、制造等行業(yè)踐行綠色節(jié)能行動(dòng)，努力成為國家實(shí)現(xiàn)“3060”目標(biāo)的積極貢獻(xiàn)者。

挑戰(zhàn)方面，許廣彬認(rèn)為，目前應(yīng)該加快“雙碳”相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)的建立。在規(guī)范性下逐步落實(shí)“雙碳”，能夠更好地避免“一刀切”等模式的降碳帶來的風(fēng)險(xiǎn)以及無序發(fā)展。對(duì)于科技企業(yè)而言，應(yīng)該在大力發(fā)展綠色研發(fā)的同時(shí)，帶動(dòng)上下游企業(yè)共同參與綠色創(chuàng)新、綠色生產(chǎn)，共同構(gòu)建“雙碳”標(biāo)準(zhǔn)，讓全產(chǎn)業(yè)鏈綠起來，以實(shí)際行動(dòng)為國家“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

網(wǎng)宿科技副總裁胡世軒指出，機(jī)遇方面，雙碳目標(biāo)將帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域液冷技術(shù)的加速應(yīng)用，隨著市場(chǎng)對(duì)液冷數(shù)據(jù)中心解決方案的需求增長，公司基于已有的液冷技術(shù)優(yōu)勢(shì)和完善的產(chǎn)品及服務(wù)體系，將迎來更好的發(fā)展空間。

“與此同時(shí)，機(jī)遇也伴隨挑戰(zhàn)。目前，液冷技術(shù)的推廣普及面臨阻礙，尤其是在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、液冷技術(shù)應(yīng)用、余熱利用技術(shù)方面。為此，我們需要加快技術(shù)融合，重視余熱利用，進(jìn)一步節(jié)能提效，實(shí)現(xiàn)液冷在更多行業(yè)的落地，持續(xù)壯大液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。同時(shí)，我們也期望和業(yè)界共同制定并完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色化、規(guī)范化發(fā)展。”胡世軒說道。

降低數(shù)據(jù)中心能耗迫在眉睫

在“雙碳”目標(biāo)大背景下，減少碳排放，節(jié)能減排是重中之重。數(shù)據(jù)中心是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的重要載體。2020年數(shù)據(jù)中心建設(shè)被中央正式列入新基建戰(zhàn)略，被視為“新基建的基礎(chǔ)設(shè)施”、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的“數(shù)字底座”。截至2019年底，我國數(shù)據(jù)中心數(shù)量約為7.4萬個(gè)，占全球數(shù)據(jù)中心總量的23%。

數(shù)據(jù)中心作為典型的耗能大戶，面臨的節(jié)能任務(wù)更加艱巨與緊迫。最新數(shù)據(jù)顯示，我國數(shù)據(jù)中心用電量已經(jīng)占到了全社會(huì)用電量的2.6%左右。隨著數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)增長，數(shù)據(jù)中心設(shè)備功耗也在不斷攀升，電能消耗數(shù)目彌巨和運(yùn)營成本居高不下的問題愈發(fā)凸顯，其能耗問題將成為重點(diǎn)整治對(duì)象。

與耗電量居高不下形成反差的是，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的能源效率卻一直無法有效提升，整體水平處于偏低的狀態(tài)。如何給數(shù)據(jù)中心“退燒”，構(gòu)建綠色節(jié)能、高效穩(wěn)定的新型數(shù)據(jù)中心？這既是國家能源戰(zhàn)略所指，也是企業(yè)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任和實(shí)現(xiàn)降本增效的關(guān)鍵。

近年來，國家和地方政府的多項(xiàng)政策已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE值做出了限制，提出大力發(fā)展綠色技術(shù)。例如，2019年2月，工信部發(fā)布《三部門關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確提出到2020年，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值要達(dá)到1.4以下。節(jié)能減排，降低數(shù)據(jù)中心的能耗，進(jìn)一步限制PUE值，成各行各業(yè)工作重點(diǎn)。

潤迅數(shù)據(jù)副總裁胡文先表示，隨著“雙碳”戰(zhàn)略的出臺(tái)，中央及地方對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)做出新規(guī)定，不僅對(duì)新建數(shù)據(jù)中心的審批收緊，更對(duì)存量數(shù)據(jù)中心的PUE提出要求，節(jié)能改造已成必選項(xiàng)。一是基礎(chǔ)設(shè)施體系，比如配電系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、服務(wù)器設(shè)備等，每個(gè)環(huán)節(jié)都更新設(shè)備并進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能改造。二是技術(shù)更新，比如液冷、新能源供電等新型技術(shù)，與數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。另外，還需數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)方、設(shè)備廠商、解決方案提供商等多方的共同努力。

在胡文先看來，數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重點(diǎn)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：第一，數(shù)據(jù)中心所處的周邊環(huán)境，比如溫濕度環(huán)境、空間設(shè)計(jì)等都會(huì)影響數(shù)據(jù)中心的耗電量；第二，做好數(shù)據(jù)中心內(nèi)部用電評(píng)估，定制適應(yīng)的用電合約，同時(shí)改用省電節(jié)能的設(shè)備進(jìn)行替換；第三，系統(tǒng)化管理用電設(shè)備，提高用電管理的精密度；第四，加強(qiáng)IT運(yùn)維，依照數(shù)據(jù)中心實(shí)際用電狀況進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)，施行人為節(jié)省用電。

液冷技術(shù)將迎來良好發(fā)展空間

數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放主要來自于IT設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的電力消耗，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)中，主設(shè)備耗電占45%~55%，空調(diào)設(shè)備占35%~45%，電源及其他設(shè)備占10%~15%。節(jié)能降耗無疑是數(shù)據(jù)中心的重中之重，而冷卻系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重點(diǎn)，冷卻系統(tǒng)能耗占到數(shù)據(jù)中心總能耗的40%。與傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷系統(tǒng)耗電量方面約比風(fēng)冷系統(tǒng)節(jié)省電量30%~50%，應(yīng)用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房整體能效將得到30%提升。并且，隨著數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率密度不斷提高，摩爾定律走向極限，液冷技術(shù)能帶來更為直接的散熱優(yōu)勢(shì)。

“雙碳”目標(biāo)將帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域液冷技術(shù)的加速應(yīng)用，隨著市場(chǎng)對(duì)液冷數(shù)據(jù)中心解決方案的需求增長，液冷技術(shù)將迎來更好的發(fā)展空間。行業(yè)主流的液冷技術(shù)分為單相浸沒式液冷、兩相浸沒式液冷、噴淋式液冷和冷板式液冷等技術(shù)。

與此同時(shí)，機(jī)遇也伴隨挑戰(zhàn)。目前，液冷技術(shù)的推廣普及面臨阻礙，尤其是在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、液冷技術(shù)應(yīng)用、余熱利用技術(shù)方面。為此，產(chǎn)業(yè)界需要加快技術(shù)融合，重視余熱利用，進(jìn)一步節(jié)能提效，實(shí)現(xiàn)液冷在更多行業(yè)的落地，持續(xù)壯大液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。同時(shí)，也期望和業(yè)界共同制定并完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色化、規(guī)范化發(fā)展。

國標(biāo)PUE政策對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE值提出嚴(yán)格管控，液冷技術(shù)將迎來更廣泛的應(yīng)用，但不會(huì)完全取代現(xiàn)有的風(fēng)冷技術(shù)，未來數(shù)據(jù)中心溫控市場(chǎng)將出現(xiàn)“風(fēng)冷+液冷”協(xié)同發(fā)展的格局。落腳于存量數(shù)據(jù)中心的改造上，就需要針對(duì)客戶的不同需求，提供定制化的液冷改造方案，綜合考量其改造成本、運(yùn)行效率和資源問題，幫助客戶在滿足PUE值要求的情況下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

AI能效管理助力數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排

除了液冷技術(shù)外，AI能效管理系統(tǒng)也成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的一大法寶。北京國雙科技有限公司（以下簡稱國雙）的技術(shù)專家為TechWeb分享了在某銀行應(yīng)用AI能效管理系統(tǒng)帶來的節(jié)能減排的效果。

銀行作為數(shù)據(jù)中心的核心應(yīng)用領(lǐng)域，在聚焦安全可靠合規(guī)以及保障業(yè)務(wù)連續(xù)性方面，一直引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心發(fā)展潮流。國雙公司的技術(shù)專家表示，該銀行為全球品牌價(jià)值500強(qiáng)、中國六大銀行之一、領(lǐng)先的大型零售商業(yè)銀行。其數(shù)據(jù)中心中央空調(diào)能耗僅次于IT設(shè)備能耗，2019年其PUE≈1.49，節(jié)能降耗迫在眉睫。同時(shí)，以人工調(diào)節(jié)為主、工作量大且依靠經(jīng)驗(yàn)主義的設(shè)備管理，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行最優(yōu)設(shè)置，這也是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營中的“硬傷”，智慧運(yùn)營的呼聲也越來越高。國雙提供智慧能源解決方案，從能源精細(xì)化管理、AI優(yōu)化控制、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)等方面幫助客戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

國雙為該銀行打造數(shù)據(jù)中心AI能效管理系統(tǒng)，通過采集中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能優(yōu)化控制，從全面感知到學(xué)習(xí)/思考，再到?jīng)Q策支撐，提升能源系統(tǒng)運(yùn)行效率。

效果對(duì)比數(shù)據(jù)顯示，在原有的手動(dòng)調(diào)節(jié)與系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)相結(jié)合的控制方式下，中央空調(diào)系統(tǒng)平均功率1554.2kw；而AI優(yōu)化控制方式下，平均功率1362.1kw，節(jié)能量192.1kw，AI節(jié)能率12.4%。水系統(tǒng)節(jié)能量95.3kW，節(jié)能率為8.7%，風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能量96.8kW，節(jié)能率為20.9%。按照該數(shù)據(jù)中心全年中央空調(diào)系統(tǒng)用電548萬kWh計(jì)算，AI優(yōu)化控制方式可為該銀行減少近40萬元/年的成本。可以預(yù)見，隨著系統(tǒng)的持續(xù)應(yīng)用，國雙的智慧能源解決方案將產(chǎn)生更大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)透露，該銀行還將與國雙合力建設(shè)數(shù)據(jù)中心AI運(yùn)維大腦，區(qū)別于傳統(tǒng)的閾值設(shè)定、故障點(diǎn)位監(jiān)測(cè)，國雙通過數(shù)據(jù)中心故障預(yù)警算法，利用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)方式搭建系統(tǒng)點(diǎn)位預(yù)警算法模型，提高報(bào)警準(zhǔn)確率；通過搭建數(shù)據(jù)中心運(yùn)維知識(shí)圖譜，解決數(shù)據(jù)中心運(yùn)維知識(shí)資產(chǎn)積累難的問題；基于故障預(yù)警及運(yùn)維知識(shí)圖譜，搭建數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施故障智能診斷系統(tǒng)，提高設(shè)備運(yùn)維效率，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)營智慧化。

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