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在“確定性”背后,看數據中心能源的未來之路

科技正能量發布時間:2023-03-24 11:21:00

  《“十四五”數字經濟發展規劃》當中明確提出,到2025年,數字經濟核心產業增加值要占GDP比重達到10%。同時,IDC也預測,2022-2024年,企業數字轉型投資的年復合年增長率為16.5%,到2024年底,將占所有ICT投資的55%。

  我們知道,所有行業數字化轉型,所帶來的應用創新都源自數據中心。這意味著,作為數字經濟“底座”的數據中心將會獲得長期持續的增長機會。

  數據中心本身是一項復雜的系統工程,包括了計算、存儲、網絡等IT設備,以及保障這些設備穩定運行的數據中心能源基礎設施,作為數據中心行業發展的“確定性”因素,數據中心能源的發展趨勢,一定程度上也決定數據中心行業發展的高度。

  3月23日,華為數據中心能源領域總裁費珍福發布了數據中心能源十大趨勢,包括低碳化、可持續發展、快速部署、高密化、彈性擴容、預制化、儲備一體、分布式制冷、智能營維、安全可信。我們從這些“確定性”趨勢的背后,能夠讀出數據中心能源怎樣的未來之路?

  綠色可持續發展之路

  數據中心對數字經濟的推動作用固然可觀,但其建設和發展本身,也意味著巨大的能耗挑戰。相關調查數據預計:目前數據中心用電占全球總電量的2%-3%,是典型能耗的大戶,而到2025年,全球數據中心將使用全球20%的電量,這意味數據中心要走向長期可持續發展,就必須要走向低碳節能和綠色化。

  費珍福也認為,低碳化是數據中心產業最確定的一個趨勢。而要實現數據中心基礎設施低碳,則應該從“源頭、使用和回收”三個方面發力。

  所謂源頭,是指通過綠色能源作為數據中心供電的源頭,數據中心綠電使用率會快速提高,預計到2027年將超過50%;使用則是數據中心高效節能的一個重要標尺,如PUE就是衡量用能效率的關鍵指標。按照工信部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃(2021—2023年)》,我國已明確限定新建大型及以上數據中心PUE要降低到1.3以下;能源回收,指的是余熱回收再利用,未來大型數據中心規模將越來越大(萬柜級),其產生的余熱將非??捎^,若能加以利用,配合市政供熱管道,可用于建筑供暖。

  其實,與低碳化趨勢相輔相成的就是可持續發展。尤其是業界普遍存在的唯PUE論,應該走向包含CUE、PUE、WUE、GUE等多維的評價體系。

  的確,綠色數據中心,是在土地,電力,資金,環境和算力能力等多種資源要素約束下,最大化的利用各項資源,平衡技術和各項指標的最優解,是多種技術與方案協同后的結果,這些綜合指標,并非一個PUE能夠代表。

  同時,數據中心作為建筑,其全生命周期過程中的污染物排放及噪音污染等對周邊的環境影響都存在影響,環保排放也將成為未來新建數據中心的重點監測要求。

  除了數據中心的用電、運營期之外,其實數據中心的建設期也存在很多建設周期長和建設標準不規范的問題,這也限制了數據中心可持續發展,因此“預制化”的趨勢,本質上也屬于可持續發展的范疇。

  一方面是產品預制化,包括供電系統預制化與溫控系統預制化,客戶可以像選購產品一樣選購供電和溫控系統;另一方面,數據中心整體走向預制化,以華為云東莞數據中心為例,全部采用預制模塊化方案交付,根據規模不同,基本在6-9個月內完成交付,匹配云服務快速上線需求。這種預制化的搭建,將是未來很多大型數據中心建設的模板。

  快速部署和高密化的高效之路

  眾所周知,傳統數據中心作為基礎設施,建設周期長,部署效率低,但隨著數字化業務的驅動,對數據中心的快速交付能力提出了進一步的要求。

  尤其在AI、HPC的發展趨勢下,全球算力需求快速增長,未來5年復合增速超過50%。這部分的算力需求特征與傳統完全不同,它會在短時間爆發式增長,要求數據中心更快部署。

  “我們判斷,未來5年,在全球算力高速增長的驅動下,數據中心的建設速度將從當前平均9~12個月@1000柜,縮短到6個月,甚至更短。”費珍福說。

  快速部署代表著一種數據中心的高效,而設備級的高效則指向了“高密化”趨勢。我們其實看到新的CPU和GPU功耗都在大幅上漲,華為預測,一個典型的數據中心,其單機柜功率將從當前的6-8kW/柜提升到12-15kW/柜@2027。這意味著數據中心會從低功率密度走向高功率密度,那么高密化就是一個必然的趨勢。

  與此同時,快速部署和高密化會讓數據中心內部的IT基礎設施迭代變得更快,那么隨著IT設備功率持續上升,現有的設備就無法匹配未來的業務需求。因此,這就演變出了“彈性擴容”的趨勢。

  因此,未來的數據中心一定是具備彈性升級能力,1代基礎設施能夠匹配未來2到3代IT功率的演進。同時,標準化的設計將是實現彈性擴容、按需部署的重要手段。

  這幾個技術趨勢背后,一方面是由于業務的驅動,另一方面則是一種“確定性”的驅使,比如沒有快速部署的能力就會對業務快速擴張產生不確定性,而沒有彈性擴容的能力,也會對未來數據中心增加成本上不確定性的影響。所以,每一項技術趨勢的判斷或者說出現,不僅與業務緊密相關,也同業務的持續性和確定性相關。

  穩定可靠的安全之路

  數據中心能源,最初的邏輯就是一種“保證”,是數據中心穩定運行的保障??煽亢桶踩?,一直是數據中心能源發展的根本動力。

  數據中心也是一個長期與電打交道的行業,電力供應的穩定與否和數據中心的穩定性息息相關。但隨著電網中可再生能源的占比快速增加,其本身的間歇性、隨機性等固有特性對電網的穩定性帶來挑戰。

  這就代表著“儲備一體化”會成為一個技術趨勢,在備電的基礎上,疊加儲能,既能解決電網穩定性問題,又能通過獲取相應收益;同時,通過儲能削峰,可提升出電率,以此部署更多IT機柜,實現更高的收益。費珍福算了一筆賬:以北京1500柜,8kW/柜為例,其峰谷價差0.77元/kWh,以備電2小時,2充2放/天計算,年峰谷套利高達1390萬元;通過儲能削峰可提升出電率5%,多部署機柜110個,年收益可達380萬元/年。

  另一個影響數據中心穩定性的因素來自于制冷系統,傳統的集中式制冷方案復雜,包含冷水機組?冷卻塔?蓄冷罐?溫控末端?冷卻水泵?板式換熱器?管理系統等7大主設備、故障域大,特別不利于數據中心的穩定運行。

  由此,“分布式制冷”應該成為主流方向,其針對單個Datahall配置冷源,并按需設置冗余,單臺設備故障機房可正常運行,更不會對其它機房造成任何影響,從架構設計上大幅提升了數據中心的可靠性。

  另外,隨著數據中心的規模逐漸變大,管理復雜性提升,人為的運維管理也勢必會降低數據中心的穩定性。因此,“智能營維”的趨勢基本可以確定。這不僅可以通過,智能運營實現資產價值最大化,還有可以智能運維實現OPEX最優化,可謂是一舉兩得。

  最后則是數據中心整體的安全可信,費珍福認為,數據中心的安全可信應該同時具備可靠、可用、安全、韌性、安全、隱私六個方面的能力。這就要在硬件層面,結合預測性AI,從被動安全走向主動安全;同時在軟件層面,構建從系統接入到結果審計的分層級防御能力。

  對行業發展趨勢的判斷,往往來自于技術創新引領,自身業務的理解,和對行業發展脈絡的洞察,華為數字能源每年發布的十大趨勢,無疑正是建立在這些因素之上,通過這些趨勢背后的“確定性”,我們也看到了數字中心能源的未來之路。(科技正能量)


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