最近，“碳中和”成為熱詞，從國家政策到行業(yè)領(lǐng)域?qū)乙娞峒埃褐醒虢?jīng)濟工作會議將做好碳達(dá)峰、碳中和工作列入今年重點任務(wù)之一，制定2030年前碳排放達(dá)峰行動方案。
2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。這既是中國作為負(fù)責(zé)任的大國向世界許下的承諾，也是為了人類可持續(xù)發(fā)展作出的莊嚴(yán)宣誓。
我們國家近期宣布了國家“碳中和”目標(biāo)：“力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。”“到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達(dá)到12億千瓦以上。”碳中和，被上升到了一個前所未有過的高度。科技企業(yè)，能源企業(yè)也相繼宣布啟動碳中和計劃。碳中和是一個需要全社會共同努力，協(xié)同發(fā)展，才能達(dá)成的目標(biāo)。數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟體系的基礎(chǔ)設(shè)施，一直是公認(rèn)的高能耗產(chǎn)業(yè)，因此數(shù)據(jù)中心的碳中和壓力也遠(yuǎn)超一般產(chǎn)業(yè)。
數(shù)據(jù)中心的能耗之高，已經(jīng)有趕超傳統(tǒng)重工業(yè)的趨勢。據(jù)工信部網(wǎng)站數(shù)據(jù)，截至2017年底，我國各類在用數(shù)據(jù)中心總量已經(jīng)達(dá)到28.5萬個，全年耗電量超過1200億千瓦時，約占我國全社會用電量2%。
雖然數(shù)據(jù)中心行業(yè)不斷進(jìn)行綠色改造，嘗試液冷、自然冷卻、間接蒸發(fā)冷，甚至將數(shù)據(jù)中心沉入海底等制冷方案。但總體看，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展對數(shù)據(jù)中心的大量需求，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心成為少數(shù)碳排放量將在未來很長時間內(nèi)處于正增長的產(chǎn)業(yè)。在產(chǎn)業(yè)層面，PUE已經(jīng)成為衡量數(shù)據(jù)中心是否節(jié)能的重要指標(biāo)。各大核心城市也紛紛出臺指導(dǎo)意見，要求各地建設(shè)的數(shù)據(jù)中心必須達(dá)到指定的PUE值。但隨著高功率機架、大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、液冷數(shù)據(jù)中心的不斷落地，散熱等非IT耗電已經(jīng)被壓制到了極限，而作為分母的IT耗電卻依舊在急速攀升，PUE在降低能耗方面的指導(dǎo)意義并不大。與石化、鋼鐵等其他行業(yè)不同的是，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的碳排放主要來源于電力使用，其中又以作為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心電力使用為主。電能，既是數(shù)據(jù)中心的運行能源，更是數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)原料。巨額的電力源源不斷地轉(zhuǎn)化為龐大的算力，支撐著整個數(shù)字社會的正常運轉(zhuǎn)。也是因此，數(shù)據(jù)中心的耗電也往往是驚人的。據(jù)相關(guān)預(yù)測，到2030年全球ICT耗電量將占全球總電量的5%，而數(shù)據(jù)中心10年TCO中電費占比將超過60%。
因此，從源頭入手，探索數(shù)據(jù)中心減碳、零碳成為一條可行、有效的道路。產(chǎn)業(yè)上下游中，有大量的企業(yè)為此做出努力。04
零碳DC
零碳DC的核心除了節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等節(jié)約資源的措施外，大膽采用風(fēng)能、太陽能等新能源，利用熱回收等方式進(jìn)行能源循環(huán)利用是實現(xiàn)PUE降到1.0x，達(dá)到低碳甚至零碳的主要途徑。
未來5年，IT設(shè)備持續(xù)向高算力、高功率密度演進(jìn)，CPU和服務(wù)器功率持續(xù)提升，同時，伴隨AI應(yīng)用的需求增長，AI算力比重進(jìn)一步提升。為平衡效率和成本，數(shù)據(jù)中心必將向高密化發(fā)展。預(yù)計到2025年，多樣化算力協(xié)同將成主流，主流云數(shù)據(jù)中心將形成15~30kW/柜混合部署形態(tài)。IT設(shè)備的生命周期一般為3~5年，大體上其功率密度每5年翻一倍，而數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的生命周期為10~15年。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施需支持架構(gòu)彈性、分期投資，以生命周期最優(yōu)的CAPEX滿足2~3代IT設(shè)備的功率演進(jìn)。同時，由于承載的IT業(yè)務(wù)不同，數(shù)據(jù)中心須具備彈性能力，匹配不同功率密度的IT設(shè)備混合部署，實現(xiàn)按需擴容，節(jié)省空間。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)短時間內(nèi)快速爆發(fā)的特征，受疫情影響，業(yè)務(wù)側(cè)數(shù)據(jù)和流量需求激增，快速部署成為剛需。此外，數(shù)據(jù)中心由支撐系統(tǒng)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)系統(tǒng)，需匹配“云”的應(yīng)用需求，更快上線意味著更快收益。未來，數(shù)據(jù)中心TTM將從典型水平9-12個月降低至6個月，甚至3個月。應(yīng)對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)緩慢和初期投資成本大的弊端，系統(tǒng)級和數(shù)據(jù)中心級架構(gòu)極簡將成為主流。數(shù)據(jù)中心供電/制冷架構(gòu)將從傳統(tǒng)架構(gòu)向一體化鏈路級融合產(chǎn)品演進(jìn)。在預(yù)制化、全模塊化設(shè)計下，數(shù)據(jù)中心具備快速部署、彈性擴容、運維簡單、高效節(jié)能等優(yōu)勢。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)存在系統(tǒng)割裂且復(fù)雜、占地面積大、故障定位難等問題，隨著鋰進(jìn)鉛退趨勢推進(jìn)，以及鋰電池成本的不斷下降，鋰電將在數(shù)據(jù)中心得到規(guī)模應(yīng)用，逐漸走向全面鋰電化。相對傳統(tǒng)鉛酸電池，鋰電池生命周期是鉛酸電池的兩倍，同時在占地面積、運維效率、使用壽命和安全性等方面存在優(yōu)勢，可節(jié)省用地面積70%，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的高密化和模塊化。由于冷凍水系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，不利于快速部署和運維，同時，在碳中和愿景的驅(qū)動下，少水甚至無水的制冷系統(tǒng)將成為主流。而模塊化架構(gòu)的間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)采用一體化產(chǎn)品設(shè)計，可縮短部署時間、降低運維難度，同時充分利用自然冷卻資源，大幅降低制冷系統(tǒng)的電力消耗，在氣候適宜區(qū)域?qū)⒅鸩饺〈鋬鏊到y(tǒng)。隨著數(shù)字化變革不斷深入，數(shù)字技術(shù)、通信技術(shù)和AI技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用不斷增多，數(shù)字孿生技術(shù)將得到更普遍的應(yīng)用，融入數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃、建設(shè)、運維、調(diào)優(yōu)等全過程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心可視可管可控，帶來極佳的數(shù)據(jù)中心全生命周期使用體驗。隨著IOT、AI技術(shù)的不斷完善和普遍應(yīng)用，將逐漸替代重復(fù)勞動、專家經(jīng)驗和商業(yè)決策，數(shù)據(jù)中心將逐步實現(xiàn)由運維、節(jié)能、運營等單域的智能化，向規(guī)劃、建設(shè)、運維、優(yōu)化的全生命周期數(shù)字化和自動駕駛演進(jìn)，包括AI能效優(yōu)化，實時調(diào)節(jié)參數(shù)；AI運維，7*24不停時巡檢，預(yù)測性維護(hù)；AI運營，在線仿真，自動設(shè)計業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施智能化程度不斷提升，隨之面臨的網(wǎng)絡(luò)安全威脅成倍增加。數(shù)據(jù)中心須實現(xiàn)系統(tǒng)級、器件級、設(shè)備級三層預(yù)測性維護(hù)，同時具備硬件可靠、軟件安全、系統(tǒng)韌性、安全性、隱私性、可用性六個特征，分層級防御，鞏固數(shù)據(jù)中心安全可信。
當(dāng)前“新基建”正加快布局、加速落地，數(shù)據(jù)中心迎來了新的增長周期，這也意味著IDC產(chǎn)業(yè)面臨的“碳中和”任務(wù)也更加艱巨與緊迫。
河姆渡作為智建行業(yè)平臺，將繼續(xù)秉持綠色發(fā)展理念，與廣大伙伴協(xié)同合作，盡早推出覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈上下游的有效碳中和解決方案與計劃，共同實現(xiàn)數(shù)字化的白云藍(lán)天。
