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数据中心的可持续选择:可再生能源的应用 (数据中心的可用性要达到六个九)


文章编号:17668 / 分类:互联网资讯 / 更新时间:2024-05-10 17:52:55 / 浏览:

随着数据中心消耗的能源越来越多,我们必须寻找更可持续的方法来为它们供电。可再生能源,如太阳能和风能,是降低数据中心碳足迹和实现环境可持续性的理想选择。

六个九的可用性

数据中心的可持续选择可再生能源的应用数据

数据中心必须保证高水平的可用性,通常以“六个九”表示,即每年 99.9999% 的正常运行时间。可再生能源可以通过以下方式帮助实现这一高可用性:

  • 分布式发电:可再生能源系统可以分布安装在多个地点,这有助于减少对单个能源来源的依赖,并提高可用性。
  • 电网弹性:可再生能源可以帮助稳定电网,并减少停电的风险。这对于确保数据中心持续运行至关重要。
  • 可再生能源与其他能源来源的集成:通过将可再生能源与其他能源来源(如化石燃料或电池)相结合,可以创建一个更加稳健和可靠的供电系统。

可再生能源的类型

有许多不同种类的可再生能源可用于为数据中心供电:

  • 太阳能:太阳能电池板可将太阳光转换为电力。这是数据中心最常见的可再生能源来源之一。
  • 风能:风力涡轮机可将风能转换为电力。它们通常安装在风力充足的地区。
  • 水力发电:水力发电厂利用水流的能量来发电。
  • 生物质能:生物质能利用植物或动物废料等有机材料产生的能量来发电。

实施可再生能源

在数据中心实施可再生能源需要周密的规划和执行:

  • 评估需求:必须评估数据中心的能源需求,以确定合适的可再生能源解决方案。
  • 选择供应商:有多家供应商提供可再生能源解决方案,选择一个信誉良好且经验丰富的供应商非常重要。
  • 安装和集成:可再生能源系统必须仔细安装和集成到数据中心的电气基础设施中。
  • 监控和维护:可再生能源系统需要定期监控和维护,以确保最佳性能。

结论

可再生能源是为数据中心提供绿色、低成本和可靠的能源的理想选择。通过利用这些可持续资源,数据中心可以减少碳足迹、提高可用性并提高运营效率。随着可再生能源技术的不断进步,预计在未来几年它们将越来越广泛地用于为数据中心供电。


深谋远“绿”,国家绿色数据中心申报,即将开启

深谋远“绿”:国家绿色数据中心申报全攻略

为了推动数据中心迈向能效提升和绿色低碳的新阶段,国家六部门联合实施了国家绿色数据中心评价项目,包括工业和信息化部、国家发展改革委、商务部、国管局、银保监会、国家能源局。入选的数据中心,不仅意味着卓越的能效水平和环保理念,更展示了行业领先的技术和管理标准。

在政策支持下,各地纷纷推出奖励措施:上海给予国家级绿色数据中心20万元的一次性奖励,山西则对获得国家绿色数据中心称号的数据中心给予100万元的专项支持。2022年,申报截止日期为12月16日,而2021年则是12月17日,因此对于有意申报的企业来说,时间紧迫,需尽早准备。

申报流程清晰明了

申报过程分为五个步骤:企业首先自我评估,然后由第三方如中科仙络进行核实和评价,接着由各地工信部进行初审,国家层面再进行最终遴选并公示结果。中科仙络作为权威认证机构,凭借专业技术和经验,帮助众多数据中心成功入选。

评价体系全面细致

2022年的评价指标体系关注能源高效利用、绿色低碳发展、科学布局与集约建设、算力资源高效利用等四个方面,其中电能利用效率PUE(40分)、可再生能源利用(10分)、能源智慧管控(7分)、水资源利用WUE(5分)、绿色采购(5分)和绿色运维(5分)是关键指标。PUE值每低0.01,得分增加,而绿色采购和运维则强调可持续管理。

值得注意的是,随着《算力基础设施高质量发展行动计划》的出台,碳利用效率CUE可能成为新加入的评价标准,这无疑对数据中心的环保表现提出了更高要求。

选择专业的合作伙伴

中科仙络作为值得信赖的合作伙伴,其专业的电气、空调等领域的800+专家团队能提供全面的评估服务,帮助数据中心优化能源使用,达到绿色标准。他们已助力多家机构成功申报,为你的绿色之路保驾护航。

回顾过去,节能优化和运维安全是数据中心发展的重要课题,而未来,国家绿色数据中心的申报将激励更多机构迈向绿色转型的新高度。如果你在申报过程中需要帮助,中科仙络是你的理想选择。

声明与总结

“东数西算”全面启动 八枢纽激发数据新活力

近日,国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。

算力类似于农业时代之水利

工业时代之电力

数字经济正在成为重组要素资源、重塑经济结构、提升市场竞争力的关键力量,数字产业化、产业数字化是我国经济转型升级的重要方向。近年来,随着各行业数字化转型升级进度加快,特别是5G、人工智能、物联网等新技术的快速普及应用,全 社会 数据总量爆发式增长,数据存储、计算、传输、应用的需求大幅提升,迫切需要推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通,构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系。

相关研究报告显示,计算力指数平均每提高1个百分点,数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰。目前,以数据中心、超级计算中心等为代表的算力基础设施加快建设,正在成为支撑数字经济发展的重要底座。据统计,我国数据增量年均增速超过30%。

1月12日,国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》。作为首个数字经济五年计划,该规划提出,“十四五”时期,我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。建设数据中心集群,加快实施“东数西算”工程,持续推进绿色数字中心建设。

作为“东数西算”工程的关键节点,全国一体化算力网络国家枢纽节点,是我国算力网络的骨干节点。在国家枢纽节点内部,逐步规划和发展若干数据中心集群。

除了2022年1月发布的位于内蒙古枢纽的和林格尔集群、贵州枢纽的贵安集群、甘肃枢纽的庆阳集群、宁夏枢纽的中卫集群这4个国家数据中心集群,此次国家发展改革委等部门又发布了6个国家数据中心集群,分别是位于京津冀枢纽的张家口集群,位于长三角枢纽的长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群,位于粤港澳枢纽的韶关集群,位于成渝枢纽的天府集群、重庆集群。这10个集群具有明确的地理范围边界,提供充分的政策保障和设施配套,支持各行业的大型、超大型数据中心在集群内建设。在集群和集群之间,建立高速数据中心直联网络。

东部供“数”

西部算“数”

像“西气东输”等工程一样,要实现“东数西算”,也需要建立高速宽带这样的传输设施,并且在枢纽节点方面进行合理的布局。2021年5月,国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》(以下简称《实施方案》),明确提出布局建设全国算力网络国家枢纽节点,加快实施“东数西算”工程,构建国家算力网络体系。

《实施方案》明确了布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的地区,分别为京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等8个地区。

进入数据中心区域,站在长廊外,透过玻璃看机房,密密麻麻的服务器高效运转,机器人穿梭其中实时巡检……位于贵州贵安新区建设完成的华为云贵安数据中心在2021年年底正式商用,这也是华为云史上最大的数据中心,未来将达到100万台服务器规模。近年来,贵州发挥气候、能源、地质等方面的优势,抢先布局数字新基建。如今,仅在贵安新区,就云集了7个超大型数据中心。国家“东数西算”战略为贵州带来新机遇。

2021年12月,国家发展改革委等部门在《关于同意贵州省启动设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函》中回复,围绕贵安国家数据中心集群,抓紧优化存量,提升资源利用效率,以支持长三角、粤港澳大湾区等为主,积极承接东部地区算力需求。复函明确了贵安国家数据中心集群应抓紧完成起步区建设目标:数据中心平均上架率不低于65%。数据中心电能利用效率控制在1.2以下,可再生能源使用率显著提升。

国家发展改革委高技术司有关负责人近日在回答国家算力枢纽节点建设布局等问题时表示,关于两批8个节点的布局建设,定位不同,发挥的作用也有所不同。

具体来说,贵州、内蒙古、甘肃、宁夏这4个节点要打造面向全国的非实时性算力保障基地。定位于不断提升算力服务品质和利用效率,充分发挥其资源优势,夯实网络等基础保障,积极承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝4个节点要服务于重大区域发展战略实施需要。定位于进一步统筹好城市内部和周边区域的数据中心布局,实现大规模算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续,优化数据中心供给结构,扩展算力增长空间。

“要像‘南水北调’‘西电东送’一样,发挥我国体制机制优势,从全国角度一体化统筹布局,优化资源配置,提升资源使用效率。”孙伟说。

持续优化数据中心

能源使用效率

“东数西算”工程的实施,与绿色集约的目标不可分割。值得注意的是,数据中心在支撑数字经济快速发展的同时,不可忽略的是由于数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、冷却系统等基础设施的运行,能耗和碳排放增长迅速。

中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出,近年来,我国数据中心能效水平不断提高,超大型数据中心平均电能利用率(PUE)为1.46,部分优秀绿色数据中心已全球领先,PUE可达1.2-1.3。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长,明显高于世界平均水平。这一方面是因为我国的数据中心建设规模增速较快,另一方面,我国的数据中心节能存在较大的提升空间。在“双碳”目标的引导和要求下,数据中心的节能减排,势在必行。

2021年11月,国家发展改革委等部门印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》(以下简称《方案》),针对推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展提出了具体目标。

《方案》指出,到2025年,数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。西部数据中心利用率由30%提高到50%以上,东西部算力供需更为均衡。

对于实施“东数西算”工程的意义,孙伟给出了四个“有利于”。具体来说,一是有利于提升国家整体算力水平。通过全国一体化的数据中心布局建设,扩大算力设施规模,提高算力使用效率,实现全国算力的规模化和集约化。

二是有利于促进绿色发展。加大数据中心在西部布局,将大幅提升绿色能源在数据中心的使用比例,有助于就近消纳西部绿色能源,同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施,持续优化数据中心能源利用效率。

三是有利于扩大有效投资。数据中心产业链条长、投资规模大,带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设,将有力带动产业上下游投资。

四是有利于促进区域协调发展。孙伟指出,通过算力设施由东向西布局,将带动相关产业有效转移,促进东西部数据流通、价值传递,延展东部发展空间,助力形成西部大开发新格局。

全球算力竞争加剧,我国 ICT 建设驶入快车道

(报告出品方/分析师:银河证券研究院 赵良毕)

报告原标题: 通信行业深度报告:ICT“双碳”新基建,IDC 温控新机遇

(一)算力建设关乎数字经济发展,各国均不断发力

加快培育数据要素市场,全球算力竞争不断提升。 2020 年 4 月 9 日,《中共中央、国务院关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》中,数据首次作为一种新型生产要素在文件中出现,与土地、劳动力、资本和技术等传统要素并列。计算力已经与国家经济息息相关。

IDC&清华产业研究院联合发布的《2021-2022 全球计算力指数评估报告》表明,计算力是数字经济时代的关键生成要素:

(1)从 2016-2025 年的整体趋势及预测来看,各个国家的数字经济占 GDP 的比重持续提升,预计 2025 年占比将达到 41.5%。

(2)计算力作为数字经济时代的关键生产力要素,已经成为挖掘数据要素价值,推动数字经济发展的核心支撑力和驱动力。

(3)国家计算力指数与 GDP 的走势呈现出了显著的正相关。评估结果显示十五个重点国家的计算力指数平均每提高 1 点,国家的数字经济和 GDP 将分别增长 3.5%和 1.8%,预计该趋势在 2021-2025 年将继续保持。同时,通过针对不同梯队国家的计算力指数和 GDP 进行进一步的回归分析后,研究发现:当一个国家的计算力指数达到 40 分以上时,国家的计算力指数每提升 1 点,其对于 GDP 增长的推动力将增加到 1.5 倍,而当计算力指数达到 60 分以上时,国家的计算力指数每提升 1 点,其对于 GDP 增长的推动力将提高到 3.0 倍,对经济的拉动作用变得更加显著。

数字化进程不断推进,发展中国家经济增速较高。 根据 IDC 数据显示,2016 年到 2025 年,数字经济占比不断提升,全球数字经济占比2025E为41%,其中发达国家数字经济占比为48.10%,比发展中国家高 17.8 个百分点。中美两国计算力指数综合评估较高,中国计算力发展水平涨幅达 13.5%,处于较高增长水平。总体来看,数字经济为各国 GDP 总量贡献不断提升,算力提升推动数字经济向好发展。

全球公有云用户市场保持增长,IT 侧资本开支不断增加。 云是推动企业数字化转型升级的重要驱动力, 企业不断增加对移动技术、协作以及其他远程工作技术和基础架构的投资。预计到 2023 年,用户支出将达到近 6000 亿美元,云将占全球企业 IT 消费市场的 14.2%。其中软件化服务(SaaS)是最大的细分市场,预计该市场在 2023E 用户支出增长至 2080.80 亿美元,相比 2021 年增长 36.73%;云基础建设(IaaS)将达到 1562.76 亿美元,相比 2021 年增长 70.53%。为了获得数字经济时代的比较优势,全球主要国家在数据中心的建设上进行了大规模投资,全球经济受到新冠疫情的严重影响下,数据中心的建设保持了较高增速,预计在未来几年云服务提供商与电信公司之间的合作日益增加,全球云市场有望进一步增长。

中国 IDC 市场规模增速较快,目前处于高速发展期。 受益于我国“新基建”战略提出和持续攀升的互联网流量,2021 年数据中心建设规模不断增长。根据中国信通院数据,我国 2021年 IDC 行业规模约 1500.2 亿元,近 5 年中国 IDC 市场年均复合增速约达 30%,领先于全球 IDC市场增速,其中近三年中国 IDC 市场具有高增速。我国 IDC 行业增速较快主要系我国 5G 建设持续推进,5G 应用项目多点开花不断落地,预计到 2025 年,我国数据中心市场规模达到 5952亿元。随着数字经济“东数西算”工程加速推进、互联网和云计算大客户需求不断扩张及数据中心在物联网、人工智能等领域的广泛应用,数据中心行业发展前景广阔,有望保持高速增长。

IDC 机柜数量不断增长,中国东部地区 IDC 中心较多。 2021 年 IDC 的机柜量增长了 99.15万架,增速为 30%,机柜量总数达到 415.06 万架,年度增长率达到 31.39%。随着 5G 时代数字经济向 社会 各领域持续渗透,数据量爆炸式增长使得全 社会 对算力需求提升,预计每年仍将以20%以上速度高增,有望打开市场新空间。目前我国大部分数据中心集中在东部及沿海地区,根据 CDCC 数据,2021 年华东、华北、华南三地区机柜数占全国总数的 79%,而东北、西北地区占比相对较低。

我国东部地区 IDC 上架率较高,西部地区加速建设。 目前 IDC 机房在我国东西部呈现差异较大发展,体现东密西疏、东热西冷的特点。2021 年新增机柜对比可知,东部及沿海地区数据中心上架率高,西部上架率较低。2021 年华东、华北、华南三地上架率约 60%-70%,而东北、西北、西南及华中上架率仅有 30%-40%。在政策布局方面,国家不断推进数字经济发展,形成以数据为纽带的区域协调发展新格局。对于网络时延要求不高的业务,率先向西部转移建设,由于西部地区气温较低优势突出,实施“东数西算”有利于数据中心提高能效,西部地区产业跨越式发展,促进区域经济有效增长。

(二)数字经济政策护航,“东数西算”工程建设有望超预期

把握数字化发展机遇,拓展经济发展新空间。2022 年 1 月,国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》,规划强调数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态,是以数据资源为关键要素,以现代信息网络为主要载体,以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力,促进公平与效率更加统一的新经济形态。同时,规划明确提出到 2025 年,数字经济迈向全面扩展期,数字经济核心产业增加值占 GDP 比重达到 10%。基于上述规划,2022年 5 月 26 日,工信部在 2022 年中国国际大数据产业博览会上指出,坚持适度超前建设数字基础设施,加快工业互联网、车联网等布局。

推进绿色数据中心建设,提升数据中心可再生能源利用率。 我国能源结构正处在不断优化的过程中,新能源地区分布不均衡,特别是水力、光伏、风能,主要集中在中西部地区,而使用端主要在东部沿海地区,虽然通过“西电东送”工程部分缓解了东部地区用电紧张问题,但是作为高耗能的数据中心产业,协调东西部发展布局、降低能耗就十分必要。全国各省市、地区相继出台了各种强调数据中心绿色、节能的政策要求,进而促进能源生产、运输、消费等各环节智能化升级,催化能源行业低碳转型。

东西部资源高效匹配,建立全国一体化协同创新体系。 “东数西算”工程是我国继“南水北调”、“西气东输”、“西电东送”之后的又一项重大的国家战略工程,将东部海量数据有序引导到西部,优化数据中心建设布局,缩小东西部经济差异,促进东西部协同发展。2022 年 2 月17 日,国家发改委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集群。全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。国家以“东数西算”为依托,持续推进数据中心与算力、云、网络、数据要素、数据应用和安全等协同发展,形成以数据为纽带的区域协调发展新格局,助力数字经济不断发展。

全球算力网络竞争力凸显,ICT 产业链有望迎来发展新空间。 通过全国一体化的数据中心布局建设,扩大算力设施规模,提高算力使用效率,实现全国算力规模化、集约化发展,有望进一步提升国家算力水平和全球竞争能力。同时,扩大数据中心在中西部地区覆盖,能够就近消纳中西部地区新型绿色能源,持续优化数据中心能源使用效率。通过算力枢纽和数据中心集群建设,将有力带动相关产业上下游投资,促进东西部数据流通、价值传递,延展东部发展空间,推进西部大开发形成全国均衡发展新格局。

(三)双碳减排目标明确,绿色节能成为发展必需

能源变革不断创新升级,低碳转型融入 社会 经济发展。 自上个世纪人类逐渐认识到碳排放造成的不利影响,各国政府和国际组织不断进行合作,经过不懈努力、广泛磋商,在联合国和世界气候大会的框架下达成了一系列重要共识,形成了《联合国气候变化框架公约》(1992 年签署,1994 年生效)、《京都议定书》(1997 年达成,2005 年生效)和《巴黎协定》(2015年达成,2016 年生效)等文件,其中《巴黎协定》规定了“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于 2 以内”的基础目标和“将气温升幅限制在工业化前水平以上 1.5 之内”的努力目标。

推动能源革命,落实碳达峰行动方案。 为了达到《巴黎协定》所规定的目标,我国政府也提出了切合我国实际的双碳行动计划,2020 年 9 月 22 日,我国在第七十五届联合国大会上宣布,中国力争 2030 年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和目标。中国的“双碳”目标正式确立,展现了中国政府应对全球气候变化问题上的决心和信心。同时 2021年度《政府工作报告》中指出:扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构。推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源,在确保安全的前提下积极有序发展核电。扩大环境保护、节能节水等企业所得税优惠目录范围,促进新型节能环保技术、装备和产品研发应用,培育壮大节能环保产业,推动资源节约高效利用。落实 2030 年应对气候变化国家自主贡献目标。加快发展方式绿色转型,协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护,单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%、18%。

聚焦数据中心低碳发展,实现双碳方式产业发展。 在双碳背景下,“东数西算”工程中数据中心西部迁移,PUE 值有望降低带来能耗电量高效利用。能源高效节能、革新升级已是大势所趋和必然要求。

(一)数据中心能耗突出,绿色节能是发展趋势

绿电成为发展趋势,低碳发展中发挥重要作用。 随着大力发展数据中心产业,数据中心能耗在国民经济中的占比也在不断提高。研究表明,预计 2025 年,数据中心能耗总量将达到 3952亿 kW·h,占全 社会 用电总量的 4.05%,比例逐年攀升。整体来看,由服务器、存储和网络通信设备等所构成的 IT 设备系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的 45%。空调系统同样是数据中心提高能源效率的重点环节,所产生的功耗约占数据中心总功耗的 40%。降 PUE 将成为未来发展趋势,主要从制冷方面入手。

数据中心碳排放不断控制,PUE 值不断改善。 根据国家能源局 2020 年全国电力工业统计数据 6000 千瓦及以上电厂供电标准煤耗每度电用煤 305.5 克,二氧化碳排放量按每吨标煤排放 2.7 吨二氧化碳来计算,2021 年全国数据中心二氧化碳排放量 7830 万吨,2030 年预计排放约 1.5 亿吨二氧化碳。

量化指标评估数据中心能源效率。 为评价数据中心的能效问题,目前广泛采用 PUE(Power Usage Effectiveness)作为重要的评价指标,指标是数据中心消耗的所有能源与 IT 负载消耗的能源的比值。PUE 通常以年度为计量区间,其中数据中心总能耗包括 IT 设备能耗和制冷、配电等系统的能耗,其值大于 1,越接近 1 表明非 IT 设备耗能越少,即能效水平越好。

数据中心空调系统及服务器系统能耗占比较大。 数据中心的耗能部分主要包括 IT 设备、制冷系统、供配电系统、照明系统及其他设施(包括安防设备、灭火、防水、传感器以及相关数据中心建筑的管理系统等)。整体来看,由服务器、存储和网络通信设备等所构成的 IT 设备系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的 45%。其中服务器系统约占 50%,存储系统约占 35%,网络通信设备约占 15%。空调系统仍然是数据中心提高能源效率的重点环节,它所产生的功耗约占数据中心总功耗的 40%。电源系统和照明系统分别占数据中心总耗电量的 10%和 5%。

(三)温控系统持续优化,节能技术变革打开新机遇

温控系统多元化趋势,节能技术不断突破。 当前主流的制冷方式包括风冷、水冷、间接蒸发冷却和液冷技术,根据数据中心规模、环境特点选择合适的制冷技术。提高数据中心的能效,尤其是空调制冷系统的能效成为研究重点。目前,数据中心空调制冷能效比的提升主要从液冷和自然冷源两方面入手。从制冷方式来看,风冷将逐渐被安装灵活、效率更高的液冷方式所取代。液冷技术目前应用于 5G 场景,通常对骨干网 OTN 设备、承载网设备以及 5G BBU 设备进行液冷,采用液冷技术可以通过液体将发热元件热量带走,实现服务器的自然散热,相互传统制冷方法,液冷技术更为高效节能。

冷却系统不断优化。 为了客观评价这些制冷技术以便进一步提高节能减排效率,中国制冷学会数据中心冷却工作组研究认为:采用数据中心冷却系统综合性能系数(GCOP)作为评价指标更为合理。

其中,GCOP 为数据中心冷却系统综合性能系数指标,用于评价数据中心冷却系统的能效。为数据中心总能耗,其中不仅包括数据中心市电供电量,也包括数据中心配置的发电机的供电量。为制冷系统能耗,包括机房外制冷系统的能耗,另外包括 UPS 供电的制冷风扇、关键泵以及设备机柜内风扇等制冷设备产生的能耗。

实际情况中,为了使能效评价结果更具有说服力与可比较性。冷却工作组建议使用数据中心全年平均综合性能系统数的(GCOPA)指标和特定工况下数据中心冷却系统综合性能系数(GCOPS)作为评价标准。

冷却工作组根据上述标准针对来自内蒙古呼和浩特、广东深圳、河北廊坊等地的高效数据中心进行分析。这些数据中心分布在不同建筑气候区,使用了不同系统形式和运行策略,例如高效末端、自然冷却、AI 控制的运行优化等。数据表明西部地区建设新型数据中心制冷能耗较优。我国数据中心冷却系统能效存在极大差异,提升我国数据中心冷却系统的能效意义较大,冷却系统仍存在巨大的节能潜力。

数据中心容量不断扩充,中美两国贡献较多。 根据 Synergy Research Group 的最新数据显示,由大型供应商运营的大型数据中心数量已增至 700 家,而以关键 IT 负载衡量,美国占这些数据中心容量的 49%,中国是继美国之后对超大型数据中心容量贡献第二大的国家,占总量的 15%。其余的产能分布在亚太地区(13%)、EMEA 地区(19%)和加拿大/拉丁美洲(4%)。超大规模数据中心数量翻一番用了五年时间,但容量翻番用了不到四年时间。

空调系统建设成本较多。 根据IBM数据,数据中心的建设成本中空调系统的占比为16.7%。总体来说,2021 年数据中心基础设施设备总支出为 1850 亿美元,能源方面建设资本开支占较大份额,能源建设及利用效率有望进一步提升。

数据中心资本稳步增长,温控市场打开新空间。 根据 Synergy Research 的数据,2021年数据中心基础设施设备总支出(包括云/非云硬件和软件)为 1850 亿美元,公有云基础设施设备支出占比为 47%。面向硬件的服务器、存储和网络合计占数据中心基础设施市场的 77%。

操作系统、虚拟化软件、云管理和网络安全占了其余部分。参照 2021 年全球数据中心资本开支增长 10%的现实,假设未来 4 年数据中心每年资本开支保持增长 10%,我国数据中心温控系统市场规模 2021 年为 301 亿元,可在 2025 年达到 441 亿元。

(一)英维克:打造温控全产业链,行业高景气领跑者受益

国内技术领先的精密温控龙头,聚焦精密温控节能产品和解决方案。 公司自成立以来,一直专注于数据机房等精密环境控制技术的研发,致力于为云计算数据中心、通信网络、物联网的基础架构及各种专业环境控制领域提供解决方案,“东数西算”项目中提供节能技术。

公司营业收入高速增长,盈利能力表现良好。 2022Q1,公司实现营收 4.00 亿元,同比增长 17.10%,归母净利润 0.13 亿元,同比下降 59.26%,主要受原材料价格上涨、疫情反复等因素影响。2021 年英维克实现营业收入 22.28 亿元,同比增长 29.71%,自 2017 年以来 CAGR 达34.65%,主要是由于机房温控一些大项目验收确认,以及机柜温控节能产品收入增长。受益于整个行业的景气度,全年实现归母净利润 2.05 亿元,同比增长 12.86%,自 2017 年以来 CAGR达 24.25%,主要源自数据中心及户外机柜空调业务的持续增长。

公司毛利率总体稳定,未来有望止跌回升。 2021 年公司销售毛利率为 29.35%,同比下降9.50%,主要原因系上游原材料成本提升,公司整体盈利能力承压。净利率总体有所下降,销售净利率为 8.92%,同比下降 15.85%。随着公司持续数据机房等精密环境控制技术的研发,技术平台得到复用,规模效应愈发显著,公司未来毛利率及净利率有望企稳回升。

蒸发冷却、液冷技术为未来发展趋势,公司技术储备充足,产品系列覆盖全面。 目前国内数据中心温控方式仍然以风冷、冷冻水为主,由于热密度、耗能的提升,传统方案已经不能满足市场需求,散热方式逐渐从传统风冷模式发展到背板空调、液冷等新型散热方式,数据中心冷却系统呈现出冷却设备贴近服务器、核心发热设备的趋势,液冷、蒸发冷却技术优势明显。

研发投入持续增加提升核心竞争力,温控系统不断优化。 公司以技术创新作为企业发展的主要驱动力,不断加大研发投入。虽然受到上游原材料价格急速上涨和疫情反复的不利影响,公司始终坚持加大研发力度,为公司后续发展提供技术支撑。英维克作为细分行业龙头,及时捕捉市场发展动向,以技术创新作为企业发展的主要驱动力。

公司产品线丰富,方案灵活凸显竞争优势。 英维克的机房温控节能产品主要针对数据中心、服务器机房、通信机房、高精度实验室等领域的房间级专用温控节能解决方案,用于对设备机房或实验室空间的精密温湿度和洁净度的控制调节。其中包括 CyberMate 机房专用空调&实验室专用空调、iFreecooling 多联式泵循环自然冷却机组、XRow 列间空调、XFlex 模块化间接蒸发冷却机组、XStorm 直接蒸发式高效风墙冷却系统、XSpace 微模块数据中心、XRack 微模块机柜解决方案、XGlacier 液冷温控系统等产品与解决方案。

公司的产品直接或通过系统集成商提供给数据中心业主、IDC 运营商、大型互联网公司,历年来公司已为腾讯、阿里巴巴、秦淮数据、万国数据、数据港、中国移动、中国电信、中国联通等用户的大型数据中心提供了大量高效节能的制冷产品及系统。此外,英维克还提供机柜温控节能产品主要针对无线通信基站、储能电站、智能电网各级输配电设备柜、电动 汽车 充电桩、ETC 门架系统等户外机柜或集装箱的应用场合提供温控节能解决方案,以及用于智能制造设备的机柜温控产品。

(二)佳力图:运营商市场企稳互联网市场突破,业绩有望边际改善

精密环境温控龙头,打造恒温恒湿解决方案。 公司产品应用于数据中心机房、通信基站以及其他恒温恒湿等精密环境,公司客户涵盖政府部门以及通信、金融、互联网、医疗、轨道交通、航空、能源等众多行业。公司产品服务于中国电信、中国联通、中国移动、华为等知名企业。目前,公司拥有精密空调设备、冷水机组两大类产品,十三个系列产品线,产品的先进性、可靠性以及节能环保的优势在行业中始终保持主导地位,同时公司依托在环境控制技术和节能技术方面的优势,为数据中心提供节能改造服务。

公司营业收入保持增长,净利润有所下滑。2022Q1,公司实现营收 1.22 亿元,同比下降10.69%,归母净利润 0.14 亿元,同比下降 36.68%,主要受原材料价格上涨、疫情反复、竞争加剧等因素影响。

2021 年佳力图实现营业收入 6.67 亿元,同比增长 6.68%,自 2017 年以来CAGR 达 9.73%,全年实现归母净利润 0.85 亿元,同比下滑 26.35%,2021 年,公司主要是受到以下因素影响导致利润下滑,(1)南京疫情停工待产、限电限产、疫情延时交付验收的各种困难;(2)随着市场规模的不断扩大,国内机房空调市场竞争较激烈;(3)原材料价格特别是大宗商品价格持续上涨,原材料成本占公司营业成本平均比例达 70%以上,是公司产品成本的主要组成部分,铜、镀锌钢板在 2021 年度一直呈现上涨趋势,采购价格较 2020 年上涨了 20%-40%,导致公司成本呈现大比例增长。

图 17. 公司受多因素影响毛利率有所下降(单位:%)

公司精密环境领域产品丰富,技术先进。 公司产品应用于数据中心机房、通信基站以及其他恒温恒湿等精密环境,公司客户涵盖政府部门以及通信、金融、互联网、医疗、轨道交通、航空、能源等众多行业。公司产品服务于中国电信、中国联通、中国移动、华为等知名企业。

目前,公司拥有精密空调设备、冷水机组两大类产品,十三个系列产品线,产品的先进性、可靠性以及节能环保的优势在行业中始终保持主导地位,同时公司依托在环境控制技术和节能技术方面的优势,为数据中心提供节能改造服务。

研发投入不断投入,空调效率持续提升。 虽然受到上游原材料价格急速上涨和疫情反复的不利影响,公司始终保持加强技术研发团队建设,加强与高等院校、行业专家等机构、人士的合作,推动尖端理论研究和实践,依托现有的研发体系,充分发挥节能控制方面的技术优势,加快机房智能节能管理系统的研制,进一步提高公司产品的性能指标,加强在空调换热器效率提升、供配电技术方面的基础性研究实力,全面提升公司在机房环境控制一体化解决方案方面的创新能力。

公司核心技术不断凸显。 2021 年末公司拥有的核心技术有 36 项,同时有包含带封闭式高效冷却循环的通信模块、数据中心冷冻站集中控制系统、机房空调 VRF 系统、CPU 液冷技术、VRF 技术在机房空调领域的初级应用等 28 项在研项目。

(三)其他节能相关公司情况

申菱环境是国内提供人工环境调控整体解决方案的领先企业,服务场景数值中心、电力、化工、能源、轨道交通、环保、军工等领域。产品主要可分为数据服务空调、工业空调、特种空调三部分。公司是华为数据服务空调的主要供应商,与华为存在多年合作关系。除了华为业务的快速增长,也获得了腾讯等互联网龙头企业的认可。此外,申菱环境在储能方面也有布局。

依米康致力于在通信机房、数据中心、智慧建设以及能源管理领域为客户提供产品和整体解决方案,包括从硬件到软件,从室内精密空调到室外磁悬浮主机,从一体机和微模块到大型数据中心的设计、生产和运维服务,助力客户面对能源和生态挑战。公司信息数据领域的关键设备、智能工程、物联软件、智慧服务四大板块业务均可为数据中心产业链提供产品及服务。

高澜股份是国内领先的纯水冷却设备专业供应商,是国家级专精特新“小巨人”企业,从大功率电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统起家,产品广泛应用于发电、输电、配电及用电各个环节电力电子装置。2020 年以来,通过企业并购,其新能源 汽车 业务收入大幅提升,动力电池热管理产品、新能源 汽车 电子制造产品收入占总营收比重均大幅上涨,合计收入占总营收比重达到 48.88%,首次超过纯水冷却设备成为公司第一大收入来源。

节能技术突破不及预期导致供给端产能释放缓;

原材料短缺及价格上涨;

市场竞争加剧;

下游数据中心市场增速不及预期。

全面推动数字经济再发展,竟然需要它的加持力!

随着数字经济的持续发展,社会各领域呈现出数据处理需求爆炸性增长的态势,随之而来的是互联网数据中心的迅猛发展。但我们也必须看到,隐藏在这一片繁荣发展景象的却是能源消耗巨大的危机。

数据中心是数字经济发展的基础设施,其快速发展有效地推进了数字经济的蓬勃发展。相关研究数据显示,数据中心的数量处于持续增加的状态。2019年,中国数据中心的数量已达到7.4万个,其中,业已建成的大型和超大型数据中心的数量约为12.7%。而中国数字经济的增加值规模也已经从2005年的2.6万亿元发展至2019年的35.8万亿元,数字经济在GDP(国内生产总值)中所占的比重也从2005年的14.2%逐渐增加至2019年的36.2%。

不可否认的是,数据中心的迅速发展,既推进着繁荣的诞生,同时也在衍生出环境污染、能源消耗、资源浪费等一系列问题。

相关数据显示,2018年,全国数据中心的总用电量达到1608.89亿千瓦时,占中国全社会用电量的2.35%;预计至2023年,中国数据中心总用电量将达到2667.92亿千瓦时,年复合增长率达到10.64%。除了耗电量高之外,数据中心使用的大比例化石能源所带来的空气污染与碳排放问题也尤为突出。比如,在2018年的用电总量中约有1171.81亿千瓦属于火电。而在使用这部分电量的过程中,共计排放了9855万吨的二氧化碳、2.34万吨的二氧化硫、2.23万吨的二氧化物和0.49万吨的烟尘。这组数据展示出的问题是非常严重的,由此衍生出的负面影响更是值得各界人士重视的。

为了解决这个问题,国家近年来陆续出台了一系列相关政策,积极引导全国各地的数据中心一齐朝着绿色节能环保的方向有序发展。

2019年,《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》发布,提出“ 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 。”可见,国家对于数据中心的能源消耗情况予以了高度的关注。

2020年8月,国家工信部、发改委、商务部等六个部门发布《关于组织开展国家绿色数据中心(2020年)推荐工作的通知》,联合组织开展2020年度国家绿色数据中心推荐工作,其中能源资源使用情况在评价指标分值中的权重达到了67%。此外,国家还要求各地依据《绿色数据中心评价指标体系》,在数据中心的重点应用领域(如:生产制造、电信、互联网、公共机构、能源、金融、电子商务等),选出一批优秀的数据中心进行推荐。其中,能效水平高、技术先进、管理完善、代表性强,“具有清晰、完整的物理边界,拥有独立的供配电和符合《绿色高效制冷行动方案》要求的制冷系统”,这些内容被视为各地推荐数据中心时必须考量的一些因素和条件。

在这样的政策背景和市场条件下,开发新型技术及运作模式,提升数据中心的效率,并降低能耗,这已经明显成为行业发展的大势所趋。

时下,降低能耗已明显成为数据中心建设的首要目标。部分数据中心通过开发风能、太阳能等各类可再生能源,来实现绿色节能目。同时,也需要探索新型节能技术(比如制冷节能技术、虚拟化技术、高压直流供电技术、变频技术等各类技术),来支撑绿色数据中心的建设。

技术应用:强悍制冷的浸没相变液冷技术

数据中心的制冷系统依然以风冷为主,但这种传统方式已经很难实现节能目标 。 浸没相变液冷技术将所有计算部件浸没于液态冷媒中,通过液体相变为气体带走热量。这种技术能够将系统性能提升5%,同时将PUE(数据中心总设备能耗)降至1.04(全球数据中心PUE平均值约为1.58,PUE值越低,说明数据中心越节能)。

我们可以这样理解:如果采用这种技术,只需要40瓦的功率,即可冷却1000瓦的设备;而如果采用风冷技术系统,要想实现这一冷却目标,则需要消耗的功率约在500瓦至1000瓦。如果国内所有数据中心都采用这种浸没液冷技术转化产品,那么每年节约的电能可达到400亿千瓦时,约为三峡电站目前全年发电量最大值的39%(2018年的发电量为目前的最大发电值——1016亿千瓦时)。

技术应用:脑洞大开的水下数据中心部署

2014年,一位微软员工大开脑洞,提出了构建水下数据中心的想法。为了更好地落实这项决策,微软与在潜艇制造方面颇有经验的法国Naval集团联手,共同建造了一个大型水下数据中心。他们采用了原本用于冷却潜艇的热交换过程来为12个服务器机架实施冷却降温,此外还配备了864台服务器和冷却系统基础设施。

2018年6月,这个代号为“Northern Isles(北方群岛)”的水下数据中心在法国组装完毕之后,被迅速地部署在苏格兰奥克尼群岛附近的海底。接下来,微软的项目团队持续密切关注该数据中心的运作情况,并从能耗、内部湿度、声音以及温度等方面进行了全面的、专门的监测。目前,该项目技术的应用与验证效果尚未公布。

总体而言,无论是从经济效益还是环境效益来说,尖端科技具有多样化场景化应用的天然优势。因此,当人们尝试将尖端科技的力量加持于数据中心能耗问题处理之上,必然可以带来更多的问题解决逻辑和场景优化的可能性,这也是人们积极地打开脑洞、为各类尖端科技探寻落地路径的根源所在。

编者注:在这个蓬勃发展的新经济时代,尖端科技的现实落地、环保节能产品的转化应用,这已经成为关键的社会生产与发展要素。我们希望,有更多领先技术的研究者、组织机构、生态伙伴都能够积极参与到电子节能产品转化与技术转移的建设中来,全面推进国家的经济建设。

参考资料:

[1]《点亮绿色云端:中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》. 国际环保组织绿色和平与华北电力大学联合发布

[2]《厉害了,微软要在海底建立数据中心》. 柠萌编译,都保杰编辑

[3]《中国公司“黑科技”突破了计算机节能极限》.[4]《曙光“全浸没液冷”技术让节能不再“靠天吃饭”》. 环球科技

[5],侵删。

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绿色和平:碳“双控”有利于数据中心“绿化”

2021年12月8日,国家发改委、国家能源局等四部门对外发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》(以下简称《方案》),提出到2025年,数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局,数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升。

《方案》对未来几年数据中心如何实现绿色集约化发展指明了方向。但实际落实中,波动性强的可再生能源如何同需要持续用能的数据中心结合?在西部省份自身也要符合能源“双控”的大背景下,数据中心要实现“东数西算”还需要哪些障碍要克服?带着这些问题,《中国能源报》专访了国际环保组织绿色和平东亚地区气候与能源项目经理叶睿琪。2021年5月,绿色和平发布了《中国数字基础设施脱碳之路:数据中心与5G减碳潜力与挑战(2020-2035)》报告,对中国数据中心与5G等数字基础设施的能耗与碳排放趋势做出预测。

问:相较于对节能技术与指标的重视程度,数字基础设施产业整体仍未大规模应用可再生能源。在行业实践中,目前已有5G或数据中心应用光伏加储能的商业项目,据贵机构观察,扩大可再生能源在数据中心的应用,在技术上、政策上分别需要克服哪些难题?

叶睿琪:为了推动数据中心行业迈向碳达峰与碳中和,扩大数据中心行业的可再生能源应用规模,我们建议可以从两方面着手:

一方面,进一步升级激励约束机制,正如近日中央经济工作会中所指出的,加速实现“能耗双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。在管理数据中心能耗时,从考核数据中心的能耗使用总量与强度过渡至考核数据中心的二氧化碳排放总量与强度,加上数据中心的可再生能源采购与使用总量。同时,还需要进一步完善相关考核体系,将数据中心可再生能源使用比例作为考核指标之一,统筹数据中心的规模化发展与绿色低碳转型。

另一方面,进一步完善数据中心产业使用可再生能源的市场机制,从全国可再生能源市场化交易现状来看:一是需要加速将绿色电力交易试点、省间可再生能源现货交易试点向全国推广;二需要是进一步提高可再生能源电力在特高压通道中的比例,推进可再生能源的跨省跨区交易;三是落实分布式市场化交易机制,以推动本地化分布式可再生能源如分布式光伏与风电的交易。

问:绿色和平曾建议,完善数字基础设施产业使用可再生能源的考核体系,将“双控”目标与新建数据中心的审批政策挂钩,将数据中心可再生能源使用比例作为考核指标之一。据贵机构掌握的情况,国内已经有这样做的区域了么?

叶睿琪:目前,北京市发改委已经明确将数据中心可再生能源使用比例作为规模以上新建或改扩建的数据中心项目考核指标之一。根据北京市《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》,“项目节能报告中应当包括可再生能源利用方案。新建及改扩建数据中心应当逐步提高可再生能源利用比例,鼓励2021年及以后建成的项目,年可再生能源利用量占年能源消费量的比例按照每年10%递增,到2030年实现100%(不含电网既有可再生能源占比)。”

除此之外,多数省市针对数据中心可再生能源使用以方向性鼓励性政策居多,尚未提出具体量化目标,比如根据上海市经济信息化委与市发展改革委《关于做好2021年本市数据中心统筹建设有关事项的通知》,“新建数据中心项目要加大分布式供能、可再生能源使用量的占比,鼓励采用余热回收利用措施,为周边建筑提供热源,提高能源再利用效率。”

问:西部地区电力、能源资源丰富,可承接数据备份及部分高延时业务。国家也在推行“东数西算”,可是在地方能耗“双控”的大前提下,西部省份接收数据中心的积极性会否受到影响?

叶睿琪:正如近日中央经济工作会中所明确,“要科学考核,新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制,创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,加快形成减污降碳的激励约束机制,防止简单层层分解。”

虽然目前部分约束激励政策还有待衔接,未来,随着能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,可以预测西部地区将更积极地为数据中心产业发展提供良好的可再生能源资源。

同时,随着《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的进一步落实,包括贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地在内的全国一体化算力网络国家枢纽节点将成为数据中心产业发展的重点区位。

数据中心解决方案

数据中心解决方案推荐虚拟化技术、分布式存储系统、绿色数据中心等等。

1、虚拟化技术

虚拟化技术可以将物理硬件资源转化为虚拟资源,从而实现数据中心的优化和灵活性。通过虚拟化技术,可以在一台物理服务器上运行多个虚拟机,实现数据中心的服务器整合和高效利用。同时,虚拟化技术还可以提高数据中心的可靠性、可用性和安全性。

2、分布式存储系统

分布式存储系统可以提供更加高效和可靠的数据存储和处理环境。它可以将数据分散存储在多个节点上,从而实现数据的冗余备份和容错处理。同时,分布式存储系统还可以提高数据中心的扩展性和灵活性,以及降低数据丢失的风险。

3、绿色数据中心

绿色数据中心可以降低数据中心的能源消耗和碳排放。它可以通过采用高效的服务器和存储设备、优化数据中心布局和散热系统等方式来实现节能减排。此外,绿色数据中心还可以采用可再生能源,如风能和太阳能等来降低碳排放。

数据中心的重要性主要体现在以下三个方面:

1、数据安全:数据中心可以保护企业的核心数据免受各种威胁,如黑客攻击、病毒和自然灾害等。通过建立安全防护体系,数据中心能够确保数据的机密性、完整性和可用性,从而保障企业的稳定运营和发展。

2、提高效率:数据中心可以提高企业的业务处理速度和响应速度。通过集中化管理、自动备份和恢复等功能,数据中心可以减少企业数据丢失的风险,提高数据处理效率,从而为企业带来更多的商业机会和竞争优势。

3、降低成本:数据中心可以降低企业的运营成本。通过虚拟化技术、自动化管理和绿色节能等技术,数据中心可以减少企业在硬件设备、电力和维护等方面的投入,从而降低企业的运营成本。

新科技新基建:“东数西算”打造数字经济新格局

前不久,国家发展改革委等四部委联合印发通知,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,这一国家性战略工程也被称为“东数西算”。那什么是“东数西算”?它能为我们的生活带来什么样的变化?首先来了解两个概念:数据和算力。

日常生活,我们每天的上下班早晚高峰时刻,全国数以万计、十万计、百万计的人,可能同时使用打车软件,有叫车的,有司机等待呼叫的。这么多数据信息要在短时间内集中处理还不出错,这是怎么做到的呢?

信息社会,数据可以是符号、文字、数字、语音、图像、视频等等。每天,我们打开手机,都会产生数据,社会上无论公共服务、经济运行、科学研究等各个领域,每时每刻都在产生数据,海量的数据还要有算力来支撑。

中国工程院院士邬贺铨说:“所谓算力,就是指每秒钟能够处理的信息数据量。曾经有一个公布的数据,为了做人的语音识别,要建立数学模型,优化出识别的人工智能算法,要调动1751个参数,耗掉45TB数据,而这背后一个是要大数据的供给,另外一个就是要有相应的算力来支撑。”

中国产生的数据量已经超过了美国,但是在算力方面。2020年,美国的算力占全球36%,中国的算力占全球31%,也就是说中国的算力还不能满足中国产生的大规模数据。海量数据的处理,是在数据中心完成的。

中国移动呼和浩特数据中心总经理助理包健说:“数据中心整个的计算量可以支撑全国所有的用户一个并发执行,经常用到的打车出行的应用,客户分布在全国各地,他的需求会在10毫秒以内,通过互联网传送到数据中心进行计算,对他的需求计算完成之后,将最优的路径、最合理的司机,以及所出行的计划反馈到他的手机上,完成打车软件的一个流程,同时通知最近的司机到什么位置去接他。”

除了手机打车这样的日常服务,每时每刻、各行各业都会产生大量的数据,像海水般涌入数据中心,而数据中心的作用之一,就是要在网络设施基础上,通过强大算力,对数据信息进行计算。前不久,国家发展改革委等四部委联合印发通知,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,这一国家性战略工程,也被称为“东数西算”。数据和算力转变为新一代生产要素,全面推进算力基础设施化,已经被提升到国家战略资源规划层面。

“东数”为什么要“西算”?

邬贺铨说:“中国区域发展是不平衡的,东部经济强于西部,数字经济也一样。东部像深圳,它的信息产业的产值占全球十分之一;上海、北京这些地区,随着经济的发达自然对数据计算能力的要求就更高。但是能源分布也是不平衡的,正好相反,能源中国是西部要富裕一些。”

算力越高,对能源的需求就越大。走进一座数据中心,最直观的印象是一排排机柜,里面是一列列的服务器。这些服务器日夜不停地运转,执行着数据交换、计算、存储的任务。一个大型的数据中心集群,这样的服务器可能达到几百万、上千万台,耗电量很大,仅电费就占到数据中心运营维护成本的七成。

邬贺铨说:“既然这样,我们可以把耗电的数据中心放在西部,可以更好地利用西部的能源,甚至直接利用可再生能源,就减少了碳排放。”

我国有很多大工程都是为了让资源更合理地配置,例如南水北调、西电东送、西气东输,东数西算也是如此。据有关部门测算统计,2020年我国数据中心耗电量已超过2000亿千瓦时,约占全社会用电量2%。庞大的电力需求,带来算力“西迁”的原生动力。

贵州、内蒙古等西部地区,是电力能源富集区,在这里建设数据中心集群,不用远距离传输电力,所以电价低,数据中心运营成本就低。内蒙古、贵州都是避暑的好地方,夏天的气温不高,这种独特的气候条件,更加适宜数据中心的节能降耗,减少碳排放。

“东数”如何去“西算”?

东数西算,把东部的大量数据跨越几千公里传输到西部的数据中心集群,这要怎么实现呢?截止到今年上半年,我国国家级互联网骨干直联点开通数量已经达到19个。国家级互联网骨干直联点,主要用于汇聚、疏通区域之间乃至全国的通信流量,降低数据传输时延,极大提升网间通信速度和质量,这就为工业互联网、东数西算等“新基建”发展奠定坚实的网络基础。

贵州省贵阳市大数据发展管理局局长张雪蓉说:“当时骨干直联点比较少的时候,贵阳的联通用户要访问成都的电信用户,需要从贵阳的联通连接到广州联通的互通点,再到上海的电信互通点,从上海再到成都才能够实现。现在可以实现直接连通,延时降到20毫秒以内,相当于你在深圳玩游戏和我在贵阳玩游戏是一样的感觉。”

缩短网络时延对于推动数字经济高质量创新发展,具有非常重要的意义。一秒等于1000毫秒,通常我们眨一下眼,大约要120—200毫秒。而建成国家级互联网骨干直联点,贵州到上海的时延可以降低到25毫秒,到广州的时延可以降低到12毫秒;内蒙古呼和浩特与北京互访时延仅为10毫秒左右。形象说,也就是我们一眨眼的工夫,数据传输可以在两地跑10多个来回。强大的算力,加上高速的数据传输,让数字技术的应用更加宽广,数字经济的发展前景也更加广阔。

“东数西算”为什么列入新基建?

统筹我国数据中心基础设施建设,势必会牵引数字产业发展和布局。“东数西算”不仅仅是平衡东西部的资源,它是在算力基础设施由东向西布局的大环境下,加速相关产业有序向西部转移。“十四五”期间,预计大数据中心投资将以每年超过20%的速度增长,累计带动各方面投资将超过3万亿元。新基建是实现经济高质量发展的推进器,“东数西算”搭建了数字经济“新底座”,形成了高质量发展“新支撑”,也将形成我国独立自主的高水平“新优势”。

“东数西算”会怎样影响我们的社会生活?

与超级计算中心不同的是,超算更侧重于计算,侧重于服务科研领域,而大数据中心承担了数据存储、计算、传输等多项功能,10个国家数据中心集群的布局,打造的是我们未来经济生活的云生态,服务的是全社会。内蒙古就利用数据中心集群,搭建起高性能计算公共服务平台“青城之光”,服务于智慧城市的建设。

加快推动“东数西算”建设,直接受益的是各类市场主体,数据中心为各行各业、为有需求的企业提供算力,促进数字化经济的发展。数据中心的建设,不仅促进了社会经济的快速发展,也将服务于民生的方方面面。国家数据中心集群的布局,也将推动我国的国际化进程。中国银行这家数据中心,建成后将日处理全球数亿笔的交易量。

随着数字经济时代的新基建不断完善,各类新技术、新产业、新业态、新模式会不断涌现,对西部地区的区域发展,也是一个推动。

邬贺铨说:“放在西部的数据中心,可以帮助西部更快利用算力的资源,并且通过数据中心把上下游产业带起来,有利于促进西部经济发展,所以这也是兼顾区域发展的一个重要举措。”

数字经济正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。算力已经和水、电、燃气等等一样,成为不可或缺的资源。“东数西算”就是在“新基建”的大背景下,我国启动的一项至关重要的国家工程;既可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势,又能助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展,将为建设数字中国、推进经济高质量发展注入新动能。

“双碳”下IDC行业发展趋势

IDC全称为Internet target=_blank>

全球IDC行业建设现状:向着大型化、集约化发展

2010年以来全球数据中心平稳增长,从2017年开始,伴随着大型化、集约化的发展,全球数据中心数量开始缩减。据Gartner统计,截至2020年数据中心共计42.2万个,初步核算2021年全球数据中心数量进一步下降,在41万个左右。

以超大规模运营商的大型数据中心数量角度来看,随着行业集中度的逐步提升,全球超大型数据中心数量总体增长。据Synergy Research Group的最新数据,截至2021年超大规模提供商运营的大型数据中心总数增加到700个左右,较2020年同比增长17.25%。根据Synergy Research Group最新预测,凭借目前已知的314个未来新超大规模数据中心的规划,运营数据中心的安装基数将在三年内突破1000个大关,并在此后继续快速增长。

注:2021年数据截止2021Q3。

全球IDC行业市场规模体量:数据量的爆发增长带动市场规模发展

随着物联网、电子政务、智慧城市等领域的发展以及云计算的发展也将进一步推动IDC领域的发展。依据IDC发布的《数据时代2025》报告,随着5G、物联网的发展,2010-2021年数据呈现爆发式增长状态,2020年全球数据量为60ZB,初步统计2021年达到70ZB;预计2025年全球数据量将达到175ZB。

数据量的爆发式增长使得市场对IDC行业愈发青睐,据中国信通院的数据显示,2017-2021年间,全球IDC市场规模均保持正增长,且年均增速在10%左右。2021年全球IDC行业市场规模为679.3亿美元,同比增长9.9%。

全球IDC行业市场前景预测:即将迎来其新一轮的发展机遇

可以预见,在未来几年,IDC产业将迎来其新一轮的发展机遇。此外,随着网络系统日趋复杂,伴随网络的带宽逐步提高,用于网络维护的成本投资逐步增加,网络管理难度也在日益加大,在这种情况下,以资源外包的网络服务方式逐渐受到企业重视,并取得长足的发展。另外,各国政府加大了对电信宽带的投资力度,促进电信和互联网的融合。根据中国信通院预测,2022年全球ID行业市场收入将达746.5亿美元,增速总体保持平稳,2022-2027年年复合增长率在10%左右,到2027年行业规模将超过1200亿美元。

—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国IDC(互联网数据中心)市场前瞻与投资战略规划分析报告》

数据中心的数据中心的可再生能源

数据中心内的能源消耗,总体而言是非常有效的。 随着虚拟化和云计算的增长,数据中心的整体能源使用效率才会有所改善。 能源浪费最严重的阶段其实是制造能源的时候。 无论是煤、煤气或燃油为数据中心提供能源,大量能源损失都发生在其产生阶段。 大多数化石燃料系统也都位于远离市区的地方。 更先进点,更小型的能源制造设备可以改善这种情况。 高温燃料电池采用一系列碳氢化合物燃料,将其分解为氢,然后从空气中获取氧,用于创造电能,并产生热量与水分。 关键在于尽可能多的捕捉输出。 燃料电池产生的热能可以被用于为寒冷的空间提供供暖,甚至为水加热。 手机燃料电池所产生的纯净水有助于缓解位于缺水地区数据中心的用水紧张。 可再生资源如太阳能与风能同样可以用来进行电解水,为燃料电池制造氢。 然后可能建立一个真正可再生的连续数据中心主电源系统。 这种方法不一定是制造电能的最便宜方式,和那些交钱就能获得能源的方法相比,但它确实一个为数据中心长期供电的有效手段。

什么是绿色数据中心?建设路径、实用标准、实践案例

绿色数据中心,是未来数据中心建设的新趋势,旨在提升算力效率的同时,降低能耗,最大化能源利用效益。 它涵盖了节能技术的运用、可再生能源的整合,以及数据中心从选址到运营的全生命周期管理。 《绿色数据中心评价规范》由深圳市市监局发布,为绿色数据中心的建设提供了清晰的指导框架,包括术语定义、评价体系、等级划分、节能指标等,适用于各类规模和业务领域的数据中心,如运营商、互联网、公共机构等。 绿色数据中心的建设路径分为选址、设计与建设、供配电优化、运营管理和降碳五个关键步骤。 选址时,需考虑能源利用效率和自然条件,采用可再生能源;设计上,灵活扩容,避免资源浪费;供配电系统则通过智能化和绿色电力技术提高能效。 在运营阶段,节能理念贯穿始终,通过智能运维、IT设备优化选型等手段,提高整体能效,降低PUE值,减少碳排放。 以工商银行为例,其绿色数据中心建设策略包括:加强规划设计,适应业务需求的灵活性;采用绿色低碳技术,如预制化模块化机房,集成高效能设备和节能技术;并推进基础设施智能运营管理,通过DCIM系统实现能效调优,引入智能巡检机器人提升运维效率。 这些举措不仅提升了数据中心的运营效率,也大大减少了碳足迹。 绿色数据中心的降碳路径强调了可再生能源的广泛应用,比如风能和太阳能,同时通过参与碳交易,实现碳排放的抵消。 在选址时优先考虑可再生能源丰富的地区,通过绿色电力证书等方式,实现对绿色能源的使用。 总的来说,绿色数据中心建设是一场能源效率与可持续性的革命,旨在实现数据中心运营的高效、环保与经济性。 通过科学规划、技术创新和智能管理,我们朝着一个更加绿色、可持续的未来迈进。


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