数据中心节能改造：未来趋势和展望 (数据中心绿色节能)

文章编号：25230 / 分类：互联网资讯 / 更新时间：2024-06-16 04:02:29 / 浏览：次

随着数据使用和存储量的不断增长，数据中心的能源消耗也随之攀升。为了应对这一挑战，数据中心行业正在积极探索节能改造措施，以降低运营成本并减少环境影响。

当前趋势

采用云计算和虚拟化：云计算和虚拟化技术可以提高服务器的利用率，从而减少所需的物理服务器数量，从而降低能源消耗。
提高服务器效率：节能服务器使用低功耗组件，例如高效处理器和电源供应器，以最大限度地减少能源使用。
优化冷却系统：高效的冷却系统可以通过使用自由冷却技术和调整冷却风扇速度来减少能源消耗。
采用可再生能源：越来越多的数据中心正在转向使用太阳能和风能等可再生能源，以降低碳足迹并减少成本。

未来展望

随着技术进步，未来数据中心节能改造将朝着以下方向发展：

人工智能和机器学习

人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 技术可用于优化服务器利用率，预测冷却需求并提高整体能源效率。

浸没式冷却

浸没式冷却技术涉及将服务器浸入不导电的液体中，从而实现超高效冷却，并减少对传统空气冷却系统的依赖。

绿色数据中心基础设施

数据中心建筑设计和材料选择正在向可持续性发展方向转变，包括使用节能照明、隔热材料和可再生建筑材料。

边缘计算

边缘计算将数据处理从集中式数据中心转移到靠近用户的位置，从而减少数据传输和存储的能源消耗。

挑战和机遇

数据中心节能改造面临着一些挑战，包括：高前期成本：一些节能措施，例如更换服务器或实施浸没式冷却，需要大量的前期投资。技术复杂性：采用先进的节能技术需要熟练的技术人员和持续的维护。对可靠性的影响：某些节能措施，例如提高冷却效率，可能会影响服务器的可靠性。尽管存在这些挑战，但数据中心节能改造也带来了巨大的机遇，包括：降低运营成本：节能措施可以大幅降低数据中心的电费和冷却费用。提升企业形象：采用可持续节能实践可以提升数据中心运营商的企业形象和客户信誉。支持可持续发展目标：节能改造有助于实现减排目标并为更绿色、更可持续的未来做出贡献。

结论

数据中心节能改造是应对日益增长的能源需求和环境影响的至关重要的举措。通过采用当前趋势和探索未来展望，数据中心行业可以提高能源效率，降低成本，并为可持续发展做出积极贡献。持续的创新和技术进步将继续推动这一领域的发展，为未来高效、环保的数据中心铺平道路。

绿色数据中心的绿色数据中心与节能趋势

何为“绿色数据中心”？在布线行业待了长时间的朋友们可能知道，不仅建筑需要节能，数据中心也是如此，严重的电力不足，使得机房出现能耗危机，绿色数据中心主题突然间从“无人所知”升至“家喻户晓”。当管理成本、资源整合、业务响应速度、信息安全以及能源管理各方面都凸显危机时，绿色数据中心便顺势而生。密集的线路，环境的控制，机柜的保护，良好散热的数据中心，都必须要求其具备高密度、高性能、高可靠、高灵活的功能。绿色数据中心在此基础上，确保对线路布置进行合理管理以实现有效空气活动最大化，帮助实现更高的冷却与供电效率的解决方案。美国康普中国大区总经理黄海涛先生说：“绿色数据中心，主要是选材上尽可能的节能，比如：电缆的外皮达到绿色数据中心设备所指定的数值。其次在能源运用方面，什么时候开，什么时候关，采取能源控制，达到节能环保的作用。 ”IBM公司系统和科技事业部张智隆先生说：“绿色数据中心的含义就是提高数据中心的能源效率。尽量减少数据中心的整体用电量；尽量增大数据中心整体用电中用于IT系统比例；尽量减少用于非计算设备（电源转换、冷却等）的用电消耗。 ”为什么需要“绿色数据中心”？经调查，62%的企业认为，他们的数据中心面临着诸如散热、供电、成本等问题；23%的企业认为，其数据中心供电和散热能力不足，限制了IT基础设施扩展，或无法充分利用高密度计算设备；19%的被访企业认为，其数据中心的耗电量太大，费用超高，无法负担；还有17%的企业认为，机房温度过高，影响了计算设备的稳定运行，随之导致一系列问题的出现。因此，大多数企业的数据中心设施最严重的问题是：运算密度的提高导致用电密度的迅速加大，数据中心总体拥有成本随服务器的增加而成倍增加。过去的数据中心运算能力是目标，用电是“一般商品”，现在和未来的数据中心运算能力是“一般商品”，用电是焦点。因此我们需要绿色数据中心。泛达公司作为综合布线行业第一个提出“绿色数据中心”新热点主题的厂商，其亚太区总经理Robert先生说，“我们既感觉到社会责任又看到了机会。我们最新的、确保对线路布置进行合理管理以实现有效空气流动最大化的Net-ACCESS机柜系列产品就是经过专门设计以适应独特的刀片交换机，该机柜把空气流由正面引向侧面并且减少了占地空间，进而降低了冷却成本。从而实现“绿色”数据中心的目标。 ”今后，相信有越来越多的品牌将推出为实现“绿色”数据中心这一目标的解决方案。绿色数据中心将成为这个时代的热门话题，而事实上，这个时代，也需要绿色数据中心，需要它来实现节能。

推进“绿色计算”，数字基础设施成为“减碳”新方向

数字时代，大量的生产生活离不开计算力的支撑。 “双碳”目标引领下，降低计算能耗，推动“绿色计算”十分关键。工信部近日印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，明确大力推动绿色数据中心创建、运维和改造。发展“绿色计算”，有哪些具体举措？电子显示屏上，种植面积、销售额等数字不断跳动；智慧大棚里，自动化浇灌机、数字化设备有序工作。融入国网杭州供电公司电力数据，杭州建德的草莓小镇产业园内，智能化种植正在推广。通过模型计算，农业生产更加高效；整合分析数据，工业制造更加智能；完善算法模型，出行效率不断提升……数字经济的活跃让计算无处不在，计算量也呈指数级上升趋势。天眼查数据显示，目前，我国共有超12万家数据中心相关企业。五年来，数据中心相关企业数量逐年增长。依靠电力驱动，数据中心在成为数字经济重要基础的同时，已经成为主要的碳排放源之一，推动“绿色计算”当务之急。 “业内常用PUE评价数据中心能源效率。 PUE值越接近1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。 ”联想集团董事长杨元庆说，数据中心有相当一部分电力用在芯片散热上，减小散热消耗、提升用能效率，成为数据中心绿色运行的重要方向。发展“绿色计算”，很多企业将目光放在散热和用能技术上。将自主研发的温水水冷技术应用到高性能计算平台，联想尝试用科技综合降低电力消耗，“温水水冷服务器”入选工信部《国家绿色数据中心先进适用技术产品名录（2020）》；网络的自建数据中心年均PUE实现1.14，低于行业平均值…… 加快用能方式的转型同样重要。 “我们要持续提升能源高效清洁利用水平，引导新型数据中心向新能源发电侧建设，全面提升用能效率。 ”工信部节能与综合利用司有关负责人说。工信部明确提出，用3年时间基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。其中，到2021年底，新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.35以下。

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。

数据中心要如何实现节能减排增加能效

我们的研究表明，通过更加严格的管理，公司可以将数据中心的能效提高一倍，从而降低成本并减少温室气体的排放。具体而言，公司需要更积极地管理技术资产，提高现有服务器的利用率水平；公司还需要更准确地预测业务需求对应用程序、服务器和数据中心设施容量的推动效应，以便控制不必要的资本和运营支出。数据中心的效率是一个战略问题。企业建造和运营数据中心花费的资金在公司IT预算中占的比例不断上升，导致用于急需技术项目的预算越来越少。数据中心建造计划是董事会一级的决策。同时，监管部门和外部利益相关方也越来越关注公司管理自身碳足迹的方式。采用最佳实践不仅有助于公司减少污染，还能够提高它们作为良好企业公民的形象。 IT成本高昂如今，公司进行的分析越来越复杂，客户要求实时访问账户，广大员工也在寻找新的技术密集型协作方法。因此，即使在经济放缓时，人们对于计算、存储和网络容量的需求也在继续增长。为了应对这一趋势，IT部门正不断增加计算资源。在美国，数据中心的服务器数量正在以每年约10%的速度增加。与此同时，在中国和印度等新兴市场，机构正在变得越来越复杂，更多的运营工作实现了自动化，同时有越来越多的外包数据业务在这里进行，因此数据中心的数量呈现出更快的增长态势。这种对计算资源无法抑制的需求，导致全球数据中心容量稳步上升。目前，这种增长并没有显露出即将结束的迹象，通常在经济衰退时期它只会进入温和增长状态。这一增长已经导致了IT成本激增。如果将设施、存储设备、服务器和人员成本都计算在内，数据中心支出一般会占到企业IT总预算的25%。随着服务器数量不断增长，电价也正以高于收入和其他IT成本的速度攀升，上述比例只会日益提高。每年，运行这些设施的成本都在以高达20%的速度上升，而IT总支出的增长速度仅为6%，二者相差极为悬殊。数据中心支出的不断增加，改变了许多企业的经济结构，尤其是金融、信息服务、媒体和电信公司等信息密集型企业。在过去5年中，成立一个大型企业数据中心所需的投资已经从1.5亿美元升至5亿美元。在IT密集型企业中，最大设施的造价正逼近10亿美元。这一支出挤占了新产品开发的资本，降低了某些数据密集型产品的经济效益，并降低了利润。此外，不断上升的能耗产生了更多、范围更广的碳足迹，导致了环境恶化。对于大多数服务行业，数据中心是企业最主要的温室气体排放来源。在2000到2006年间，用于存储和处理数据的电力翻倍，每个数据设施的平均耗电量相当于2.5万个家庭的总和。世界上共有4400万台服务器，消耗了总电力的0.5%。如今，数据中心的碳排放已经接近阿根廷和荷兰等国家的碳排放水平。仅仅在美国，到2010年数据中心的预计用电增长量就相当于要新建10座电厂的发电量。目前的预测显示，如果不对需求加以遏制，2020年全球数据中心的碳排放将是现在的4倍。监管部门已经注意到这些发展趋势，正在督促公司拿出解决方案。美国环保署(EPA)建议，作为建立运营效率标准的第一步，大型数据中心应当使用能量计。同时，欧盟也发布了一套自愿执行的行为准则，其中介绍了以较高的能效运行数据中心的最佳实践。随着数据中心排放量的持续上升，政府可能会为了减排而施加更大的压力。第2页：全面应对挑战全面应对挑战在信息密集型机构中，许多部门和级别的人员都可以做出影响数据中心运营效率的决策。金融交易员可以选择运行复杂的蒙特卡洛(MonteCarlo)分析，而药物研究人员可以决定要将多少临床实验影像数据存储起来。负责应用程序开发的管理人员可以决定用多少编程工作来满足这些需要。服务器基础设施的管理人员可以做出设备采购决策。设施主管则可以决定数据中心的位置、电力供应，以及在预测的需求出现前安装设备的时间表。上述决策通常是在孤立状态下做出的。销售经理可能会选择将交易由隔夜结算改为即时结算，金融分析师则可能希望为历史数据存储几份副本，他们完全没有考虑到这样做会对数据中心的成本造成什么影响。应用程序开发人员很少想到要对自身的工作进行优化，以将服务器用量降到最低，也很少考虑开发能够跨服务器共享的设计应用程序。购买服务器的管理人员可能会选择价格最低或他们最熟悉的产品。但是这些服务器也许会浪费数据中心的电力或空间。很多时候，管理人员会超额购买设备，以保证在最极端的使用情况下拥有足够的容量，而这会造成容量过剩。管理人员往往会建造有多余空间和高制冷容量的设施，以满足极端情况下的需求或应对紧急扩建。这些决策在整个机构中累加起来，将对成本和环境造成重大影响。在许多情况下，公司可以在不降低自身数据管理能力的前提下，停用现有的部分服务器，并搁置购买新服务器的计划。这可以借助一些众所周知的技术来实现。比如虚拟化，这种技术实际上是通过寻找服务器的空闲部分来运行应用程序，以达到容量共享的目的。但是公司不一定会这样做，因为没有哪位高管能够承担“端对端”的责任。在机构内部，管理人员会以最符合自身利益的方式行事，这就造成大多数数据中心效率低下，每台服务器上常常只运行了一个软件应用程序。我们分析了一家媒体公司的近500台服务器，其中利用率低于3%的占三分之一，而低于10%的则占三分之二。虽然有诸多用于跟踪使用情况的现成管理工具，但这家公司没有使用其中任何一种。从全球来看，我们估计服务器的日常利用率一般最高只有5%到10%而已，这造成了能源和资金的浪费。对此，数据中心管理人员一般会回答，配备这些服务器是为了在极端情况下提供容量，例如应付圣诞节前一天的购物潮。但一般来说，这一论断并不成立，因为数据显示：如果平均利用率极低，那么高峰时段的利用率也会很低。此外，数据设施的数量不断攀升，但所存放的服务器和相关设备有时仅占数据设施容量的一半，这说明有上亿美元的资本支出被浪费了。即使公司报告认为数据中心已经满载，但沿着数据中心的过道行走，经常会发现服务器机架上有很多空位，原先放在这些空位中的设备都已经淘汰。之所以出现这种不一致的现象，部分原因在于预测数据中心需求的难度很高。运营的时间框架是一个问题。数据中心的设计和建造一般需要2年或更长时间，而预计的使用寿命至少为12年，因此容量是在业务部门产生实际需求之前就已经设定的。与此同时，对于业务决策如何互相影响，如何转化为对新应用程序的需求，以及需要多少服务器容量才能满足需求，还存在着认识不够全面的现象。例如，如果客户需求增长50%，许多公司很难预测出服务器和数据中心的容量是需要增加25%，还是增加100%。在极端情况下，我们发现一些设施在投入运营后常年处于半空状态；而另一些公司在建成一个数据中心之后，很快就发觉需要再建一个新的。如今数据中心已经成为一项昂贵的资产，由此可以推断，财务绩效责任落实得十分糟糕。设施的财务和管理责任往往会落在不动产管理人员身上，而这些人基本不具备相关的专业技术知识，对于IT与核心业务问题的联系也缺乏深入的认识。同时，管理服务器运营的人员很少去了解关键运营支出的数据，例如耗电量或IT设备所占不动产的实际成本。相反，当IT管理人员决定购置更多的应用程序或新的服务器时，有时只会使用硬件初始成本和软件许可证费用等基本指标。计算实际成本时，需要考虑设施运营和租赁、电力使用、支持以及折旧等因素。这些费用可能是服务器初始购置成本的4到5倍。加上前面说到的孤立决策和责任问题，数据中心通常会添加额外的服务器作为保险措施，而很少讨论成本权衡或业务需求。在缺乏实际成本分析的情况下，过度建造、过度设计和效率低下就成了普遍现象。第3页：改革运营方式改革运营方式在研究之初，我们以为通过建造新的节能型数据中心，可为降低数据中心的成本和碳排放指出一条光明大道。新的设施可以发挥当前各种技术的优势，利用自然冷却方法和碳排放较低的电源。但我们还了解到，在降低成本和碳排放方面成效最显著的方法是改善公司现有数据中心效率低下的状况。通过改善资产管理，增强管理层的责任意识，并且为降低能源成本和碳排放设立清晰的目标，大多数公司都能够在2012年之前将IT能效提高一倍，并遏制其数据中心温室气体排放的增长。实际上，您无需另行建造就能获得最环保的数据中心。积极管理资产一家大型公司采用的做法表明，规范现有服务器和设施的使用就可能产生巨大的收益。这家公司原本的计划是，增加服务器的数量，并建造一个新的数据中心来容纳这些服务器和其他IT设备，以便满足自身在2010年的信息需求。该公司的董事会已经批准了这项计划，但这意味着企业在这一年会有大量的资本支出。于是，这家公司彻底修改了计划。它将关闭5000多台很少使用的服务器。通过对占公司应用程序总量15%的3700个应用程序进行虚拟化，可以将现役服务器的数量由2.5万台减少至2万台。公司还更换了一些较为陈旧的服务器，代之以能够将用电效率提高20%的产品。这些调整使公司得以搁置原先的数据中心扩建计划，并因此节省了3.05亿美元的资本投资成本。由于服务器数量和耗电量的下降，运营支出预计将减少4500万美元，降低到7500万美元。考虑到停用和虚拟化因素，服务器运行时的平均容量利用率将由目前的5.6%升至9.1%。该公司仍然能够满足自身日益增长的数据需求，但是电力需求的减少，意味着未来4年内的二氧化碳排放将由59.1万吨削减至34.1万吨。公司还可以通过对不断上升的数据需求加强管理来实现节约。对于应当保留多少数据，是否要缩减某些数据密集型分析的规模，业务部门应当审查相关的政策。一些交易的计算可以推迟，以降低服务器在高峰时段的利用率，也并不是所有企业信息都需要基于广泛备份的灾难恢复功能。更好的预测和规划是提高数据中心效率的基础。公司应当跟踪自己对数据需求的预测与实际需求之间的差异，然后向能够最大限度减少预测偏差的业务部门提供奖励。数据中心的管理人员应尽可能全面了解未来的趋势，例如机构增长和业务周期等，然后将这一趋势与自身采用的模型结合起来。由数据中心、应用架构师和设施操作人员提供的建议可以用于改善这些模型。一家全球通信公司制定了一套规划流程，将每个业务部门数据增长量的各种发展情况包括在内。虽然公司最终得出的结论是，它需要扩大容量，但是未来需求中有很大一部分可通过现有资产来满足，这比原计划节约了35%的资本支出。许多机构并没有将数据中心看作一种稀缺的昂贵资源，而是将其当成了等待注水的水桶。为了避免这种趋势，公司在估算新服务器或附加应用程序和数据的成本时，可以采用实际拥有成本(TCO)核算法。业务部门、软件开发人员或IT管理人员在进行支出决策时，很少会将应用程序和服务器的生命周期运行成本考虑在内。提早计算这些成本，有助于限制过量的需求。管理这些变化可能十分困难。大型机构中的许多人并没有意识到数据的成本。企业的每一个部门都会产生对于数据中心服务的需求。满足这些需求的责任分散在IT部门(包括运营和应用开发)、设施规划人员、共享服务团队和企业不动产职能部门身上。成本报告工作并没有统一的标准。第4页：提高总体效率提高总体效率作为数据中心改进计划的一部分，我们建议采用一项新的指标：企业数据中心平均效率(CADE)。与美国的企业燃料平均经济性(CAFE)里程标准类似，CADE考虑了数据中心内的设施能效、设施利用率和服务器利用率水平。将这些因素综合起来，就得到了数据中心的总体效率，即CADE(图)。减少了成本和碳排放的公司将提高自身数据中心的CADE分数。这就像在汽车行业中，出色的里程数能够提高CAFE评级一样。为了给改进工作设立目标，我们将CADE分为五级。属于CADE第1级的数据中心运营效率最低；大多数机构最初可能都会被归入较低的级别。关闭利用率低下的服务器、采用虚拟化技术以及提高设施空间的使用效率，都将提高CADE分数。借助CADE，公司还可以对整个数据中心的设施进行基准比较分析，或者与竞争对手进行比较，也可以为管理人员设立绩效目标并加以跟踪。在数据中心的需求管理方面，我们建议采用一种由首席信息官全权负责的新治理模型。在这种体制下，首席信息官能够更为透彻地了解各业务部门的数据需求；对于需要更多服务器或软件应用的新数据项目，他们可以强制要求将能耗和设施成本考虑到相应的投资回报计算中。我们还建议首席信息官采用一种新的指标来衡量改进情况，请参见副文“提高数据中心的效率”。通过强化责任，首席信息官将拥有更高的积极性来寻求改进，例如采用虚拟化技术和提高现有设施的利用率。由于这种模型将关键业务决策的更多责任集中在首席信息官身上，因此不但需要首席执行官的全力支持，而且要求机构转变以往对于业务部门的数据中心扩容请求有求必应的思维模式。此外，首席信息官还应当设定将数据中心的能效提高

打造绿色节能大数据中心湖南移动5G低碳运营助力双碳绿色行动

绿色是高质量发展底色。为加快绿色数据中心建设，湖南移动推动清洁能源安全高效利用，以完善能源管控、引导能源结构升级为目标，聚焦低碳建设、低碳运维两个关键环节，一方面加强数据中心的节能降耗能力打造，多举措降低供电损耗、提升设备效能，另一方面加快5G基站用能转型，完成能源改造后的5G基站可节省30%用电量，为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。

数据中心智慧化系统应用

打造绿色节能大数据中心智慧管理心中有”数“

移动互联网时代，数据是最重要的资源之一，而数据中心作为承载数据的新型基础设施，重要程度不言而喻。但随着互联网产业的蓬勃发展，大型数据中心的耗能和碳排放也日益加重。因此，打造绿色数据中心，降低数据中心碳排放势在必行。

湖南移动在株洲数据中心规划之初，就优先考虑节能减排，从建筑格局、外形结构、体形系数等方面着手，大力推广标准化绿色节能设计。不仅在建筑设计、材料选择等方面开展环保评估，在电源和空调等配套设备选型上坚持应用绿色先进技术，其中电源设备采用巴拿马电源技术，通过10KV直接输入，DC240V输出供ICT设备使用，化繁为简，将原本若干套设备精简集成为一套设备，提高3％电源转换效率，节省电费的同时还能节约投资、节约机房面积，实现快速部署。

数据中心设备功能强大，但会产生大量热量，而服务器、处理器必须在一定温度以下才能保持最佳性能，空调制冷系统就成为耗电“大户”。湖南移动在空调设备方面，采用水冷空调、水泵变频、热管冷却等技术，利用高压离心式冷水机组+板式换热器+开式冷却塔系统，在冬季充分利用自然冷源，减少冷水机组机械制冷的运行时间，再叠加新型空调末端技术，直接就近对设备进行冷却，进一步降低制冷传输造成的能耗。以上多种技术相结合，使空调制冷系统的能效比提升近一倍。

数据中心空调新技术应用

为推进智慧化数据中心运维管理，湖南移动搭建了数据中心能耗管理平台、IDC集中运维平台，通过分析楼栋、机房、设备的能耗数据，定位IT设备、供电、空调等高能耗点位，并根据IDC业务运行数据的实时监控，输出自适应的调优维护策略，通过空调运行参数优化、主设备运行调优，使各设备处于整体能耗最优模式下运行，也避免了因局部热岛问题导致整体能耗升高问题，实现了智慧制冷，确保数据中心低能耗、高性能运行。

MIMO电源+太阳能打造5G基站低碳示范站

图为应用太阳能清洁能源的5G低碳基站

5G基站的耗电量有多大？来自湖南移动数据显示，基站耗电量占整个移动通信网络能耗的60%，5G基站功耗是4G基站的3倍。因此，提高5G基站自身的节能降耗水平，是5G发展和通信业助力全社会实现双碳目标的重要基础。

5G低碳基站示范站一体化能源柜

湖南移动以5G组网架构为演进方向，开展全网CRAN化改造，采用“一站一柜”的低碳建网方案，将主设备、空调、电源、电池集成在一体化室外能源机柜内，逐步替代传统土建机房，再结合“MIMO电源+太阳能”的叠光运行方案，利用太阳能资源为基站供电和电池充电，节省基站市电直接使用量，再通过引入MIMO电源技术，实现太阳能、市电、发电机组等多能源的接入，保障网络安全稳定运行。在空调设备新技术应用方面，通过“重力热管型双循环空调+封闭热通道”的机柜级制冷方式，直接就近对设备进行冷却，可大量节省制冷量，降低能耗。

为推进5G基站绿色运维、降本增效，湖南移动在一体化能源柜基础上搭建了基站能耗智慧管理平台，集成“AI+大数据+IoT+电力电子+储能技术+传感技术”于一体，可免电表实现每个设备的电量精确测量，用电足迹精确可视。智慧平台将能源与业务联动，实现设备远程上下电控制，以及空调精确制冷。

“未来，湖南移动将继续推广5G低碳基站应用。”湖南移动相关负责人表示，湖南移动还将同时开展零碳基站研究，加大5G+能源应用推广，以“节能、洁能、赋能”计划为纲要，助力全社会实现双碳目标。

图为一体化能源柜内电源监控模块

数据中心纳入新基建，未来发展会怎样？

加快制定碳达峰行动方案，推进产业结构升级和低碳化发展

碳中和指通过植树造林、节能减排等方法增加碳吸收量，将碳吸收量与碳排放量抵消，实现碳中和。碳达峰就是二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去，是碳中和前必须经过的阶段。

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。2020年12月，中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年的重点任务之一。

2021年3月，政府工作报告中指出将制定2030年前碳排放达峰行动方案，推进优化产业结构和能源结构，大力发展新能源。

数据中心规模扩大，能耗随之增加

数据中心是数字经济的核心基础设施，我国政府已将数据中心列为七大“新基建”领域之一，同时工信部也将其纳入国家新型工业化产业示范范畴。受益于云计算、5G、物联网、VR/AR等新应用的广泛兴起，我国IDC业务收入连续高速增长，2020年全年规模实现2238.7亿元，同比增长43.3%。

数据中心是公认的高耗能行业，过去十年间，我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增，2018年，全国数据中心总耗电量1500亿千瓦时，达到了社会总用电量的2.19%。预计到2025年，占比将增加一倍，达到4.05%。

当前中国的电力结构仍以燃煤发电为主，在数据中心供电结构中，火电占比超过70%，会产生大量的温室气体及其他污染物。

碳中和政策影响下，推进建设节能型绿色数据中心建设政策陆续出台

碳中和目标背景下，国家发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》等政策，提出强化数据中心能源配套机制，推进建设绿色数据中心，实现数据中心行业碳减排。

北上广深为首的核心一线城市纷纷推出节能减排政策，对IDC的PUE能耗水平进行严格控制，在能耗总量限制基础上大力推进绿色数据中心建设，同时对核心土地指标进行管制。

政策限制高PUE值数据中心入场，数据中心降PUE大势所趋

PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量数据中心运行效率的指标，其越接近于1，代表数据中心对于电能的利用越有效率。根据《全国数据中心应用发展指引》数据，2017-2019年，我国在用超大型、规划在建大型和超大型数据中心PUE值均呈下降趋势，说明降低数据中心的PUE值并实现能耗降低成为发展趋势。

从区域分布来看，河北、西藏、江苏、山西、湖南等地数据中心PUE值处于较高水平。国家和地方持续出台一系列政策引导数据中心绿色发展，对数据中心PUE提出了明确指标，数据中心一直在加快绿色化发展，不少优秀数据中心获得了数据中心绿色等级4A、5A级，部分达到国际领先水平。

随着国家绿色数据中心政策及地方政策的逐步推进，未来，数据中心在降低PUE的同时，可通过自建或采购可再生能源电力、购买绿电证书、碳排放交易等手段加快实现碳中和目标。

根据《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》指出，中国企业数据中心PUE值有明显改善。PUE值大于2.0的企业从2012年的34.6%降至2019年的2%，小于1.5的企业从3.7%上升到12.9%。但依然有85%的受访企业数据中心的PUE值在1.5-2.0间，存在较大提升空间。

绿色数据中心建设加快，互联网和通信领域较多

数据中心是未来为数不多能源消耗占社会总用电量比例持续增长的行业。因此，数据中心行业需要积极践行碳中和，对于我国在2060年前实现碳中和的目标意义重大。因此，各地数据中心绿色化建设加快。2021年1月，工业和信息化部、国家发展改革委、商务部、国管局、银保监会、国家能源局确定了60家2020年度国家绿色数据中心名单，如下：

分领域来看，互联网领域和通信领域绿色数据中心数量较多，分别有25个和21个，占比分别为41%和35%;此外金融领域有10个，占比17%，公共机构和能源领域分别占5%和2%。

碳中和背景下，能源使用由传统能源向可再生能源转变

《欧洲气候中立数据中心公约》指出到2025年12月31日，数据中心使用电力可再生能源将达到75%，到2030年12月31日达到100%的使用可再生能源，并达到无碳绿色数据中心水平。使用绿色清洁能源成为数据中心节能减排的重要途径。

国内来看，如果未来五年数据中心采用市电的比例维持2018年水平，而企业不采取额外措施提高可再生能源使用，到2023年数据中心用电五年内将新增6487万吨的二氧化碳排放量。如果通过提高可再生能源上网消纳以及数据中心企业更主动采购可再生能源等措施，将避免二氧化碳排放1583万吨。

——更多数据来请参考前瞻产业研究院《中国数据中心行业市场需求与投资战略规划分析报告》。

现代数据中心六大优化趋势

现代数据中心六大优化趋势能源成本仍然是数据中心增长最快的费用，据说超过了计算设备本身的成本。电力使用效率（PUE）和碳使用效率（CUE）是国际公认的指标，与更多其他的定义指标一道，将成为行业标准。新的数据中心的建设和改造，必须同时应对业务和绿色环保的双重需求。随着数据中心的成本不断飙升，数据中心管理的重点开始转向优化数据中心基础设施。在未来几年，如下的一些新的趋势必将影响未来数据中心的决策：（一）数据中心的远程监控关于企业数据中心是否采用外包的争论仍在继续。企业已决定继续在内部运行IT,并找到了成本有效的使用外部数据中心监控的供应商。在某些情况下，物理基础设施设备，外部监测和第一级的支持，需要安全访问权限。需要更多的基础设施防火墙和安全措施，这将增加数据中心的复杂性。另一方面，由于工作人员工资和工作空间是连续的支出。此外，一个团队规模的缩放在外部环境规模更容易。（二）数据中心的选址一家数据中心的选址问题是一个相当重要的决定。因为现在的技术进步已经使得大多数任务可以进行远程操作，现场只需要有少量的工作人员需要即可，这就为数据中心的选址提供了广泛的地域选择。对这一决定有着相当影响的一些因素是：选址地区的气候特点每千瓦小时的最低费用对环境的最小危害降低生产成本选址地区较低的人口稠密度低建设成本低劳动力成本“自然冷却”的可行性：使用室外空气用于冷却数据中心，从而需要减少机械制冷。（三）绿色IT能源消耗直接影响冷却费用，毕竟散热主要来自设备。战略业务计划将直接影响到安装在数据中心的IT设备的类型和数量。了解数据中心的设备的类型和工作效率的相关知识是非常重要的，因为这会影响数据中心电源和冷却战略，以及数据中心的物理设计战略。使IT更具效率和成本效益，继续成为业界关注的焦点，无论是对于制造商还是消费者。 [page] （四）可扩展性和模块化在过去几年中，只有硬件和软件的可扩展性和模块化架构，以满足日益增长的需求。鉴于对基础设施的成本和需求的压力，现在有必要对数据中心基础设施实施可扩展性和模块化设计方法。这样的做法，例如，适用于UPS和配电系统，将使数据中心添加/禁用某一部分，不会影响另一家数据中心。灵活的设计使托管服务提供商可以根据客户的要求添加和删除数据中心的某些部分。为了迎合顾客的不同负载和任务的需求，也需要一个灵活的设计。（五）灾难恢复优化和可用性从历史上看，硬件的利用率很低，虚拟化还有很长的路要走。然而，人们关注的重点一直聚焦在如何提高生产数据中心的效率，却并未考虑灾难恢复（DR）/备份中心的问题。因为其一直处于“关闭”或“闲置”。现在，企业已经意识到开始对这些“闲置”的设备进行重要的投资。并采用创新的方法，将其用于灾难恢复（DR）的基础设施。使用灾难恢复中心作为测试、培训的趋势正在持续增长。设计需要考虑到切换的能力，以最安全，最快捷的手段来生产。（六）数据中心基础设施管理IT和数据中心设施管理的融合是一个现实。大多数基础设施设备是按照IP寻址，就像IT设备已经实施了多年一样。开发阶段的几家公司要将两种不同的环境融合在一起。按照情景规划的IT组件和物理基础设施元素的能力，将使设计师知道计划和变化的IT环境如何影响物理环境，反之亦然。例如，如果我们安装了特定类型的IT硬件，将对UPS和冷却系统的负载产生何种影响？避免成本不超过工程费用将实现这些产品顺利打入市场。至关重要的是，这些因素必须在数据中心策略和设计的早期阶段充分考虑到，毕竟这些功能将对IT预算产生非常重要的影响，如果没有计划好，可能会对数据中心的计算能力和运营成本产生不利影响。罗恩蒂尔森是Infosys信息技术有限公司可持续发展实践的首席顾问。拥有30多年的IT从业经验，其中26年是数据中心行业相关。对于本文亦有贡献，他曾在新的数据中心建设和现有网站的建设部署过程中担任过各项职责，致力于物理和IT基础设施的工作。本文作者维伯哈夫巴蒂亚是Infosys信息技术有限公司和数据中心认证协会可持续发展实践的高级顾问。拥有9年的IT从业经验，成功管理着一家数据中心，并在多个数据中心的优化和绿色IT倡议组织工作。

绿色数据中心，应该从哪些方面考虑节能降耗？

一是机房规划与设计。在机房规划的过程中，要充分考虑节能的可能和空间。影响数据中心能耗的因素除电源、UPS和空调的配置之外，还有更多因素需要考虑，因此在规划建设数据中心机房时，需要全面考量。二是IT设备与技术。数据中心真正的“用户”是IT设备，不应该忽视IT设备的工作温度和湿度。如果选用了对工作温度和湿度都很敏感的IT设备，就不得不再花费大量的人力、物力去建立和维护耗能很大的空调保障系统。除了工作温度和湿度，IT设备自身的能效比也需要关注。 IT设备能效比=IT设备每秒的数据处理流量或每秒的数据吞吐量/IT设备的功耗。 IT设备的能效比越高，意味着IT设备每消耗1瓦的电能，所能处理、存储和交换的数据量越大。较高的IT设备能效比带来的一个好处是，可以大幅度地降低与数据中心机房配套的UPS、空调系统的容量及功耗，从而达到节能、节省投资和节省机房安装面积的目的。西信最新的PUE值是1.6以内，远领先于国内平均水平。