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数据中心

双碳打开新机遇 华为互联网数据中心基础设施筑起“绿色基石”

在国家双碳战略的大背景之下,数据中心作为数字新基建的重要组成,承载着经济发展的重任,也是实现数字经济碳中和的重点环节。实现数据中心碳中和,也不能简单的理解为使用清洁能源,更应该从设计、建设,到投产运营,从全生命周期考虑,如何实现数据中心全面的低碳、节能的发展。

绿色数据中心从“基石”做起

对于一座数据中心来说,从开始设计到最终运营生产,会被分为5个层级,以区分不同建设、发展阶段和服务内容。目前,数据中心行业比较常见的划分方式如下:

L0:楼宇系统。包括机房、配套楼宇的土建等部分。

L1:数据中心物理基础设施(DCPI)。包括:供电、制冷、机柜管理、综合布线、安全消防等。

L2:IT硬件平台。包括服务器存储设备、网络设备等硬件设施,其中亦涉及到与L1强耦合的综合布线。

L3:IT软件平台。包括如操作系统、应用程序、安全防护等。

L4:业务。面向客户的各种服务。

其中,L1层是数据中心除土建以外的物理基础设施,可以说正是因为有L1层,数据中心才称之为数据中心,否则只能称为机房。数据中心L1从能源、环境、设施、安防等层面为数据中心运营提供基础支撑。

因此,数据中心L1即是数据中心的稳定运营的基础,也是决定数据中心是否绿色、高效、节能的最重要层级。例如,在主流的降低PUE的方法中,优化制冷系统是第一个要考虑的举措。而供电系统优化、清洁能源应用等举措也意味着未来数据中心碳中和的实现也要从L1层寻找答案。

技术上的碳中和挑战

随着云计算大数据、人工智能、5G等数字技术的发展,数据中心承担的业务内容以及建设形态都发生了巨大的变化。在国家提出了双碳战略目标之后,数据中心作为数字产业的基础设施,同时承担着数字经济发展和实现数字产业碳中和的双重重任,数据中心产业的发展面临着诸多挑战。

首先是能耗的不断增长。目前全球数据中心用电量占全球总用电量2-3%,并且有持续增加的趋势。从中国看,根据2018年的数据显示,当年全国数据中心耗电1600多亿度,占全国用电量2%左右,相当于9855万吨的碳排放,需要种植1.4亿棵树进行二氧化碳吸收才能达到碳中和。

其次是传统建设模式存在周期长、更新慢的缺点。传统的数据中心建设模式的建设周期一般接近两年,而IT设备和数字技术演进速度日益加快,基本上达到3年换代的频率。以至于部分保守设计的数据中心出现了建成即落后的尴尬局面。

第三是新形势下的运维困境。随着技术进步和业务需求的变革,数据中心形态也发生了诸多变化,云DC大愈大,边缘DC小愈多。大数据中心IT功率密度不断提升,结构日益复杂。边缘数据中心分散四处,难以管理。愈加复杂却效率低下的传统运维方式对运维人员的数量、质量都提出了超高要求,以至目前有60%的数据中心招不到合格运维人员。

第四点这是电力供给稳定性的挑战。随着数据中心承载更多的高性能计算和存储的高能耗业务,其耗电量也随着数据中心规模的提升和单柜功耗的提升越来越大,对供电系统的压力也同样增加。根据Uptime发布的2020年数据中心宕机原因调查显示,37%的宕机由供电系统故障引起。

来自“互联网”的碳中和需求

在数据中心自身技术因素之外,云计算的兴起、大型互联网应用的出现,也在产业模式上改变着数据中心产业。各大互联网公司依托自身业务优势,纷纷进军云计算产业,并且纷纷开始自建、合建符合自身业务需求的大规模、超大规模数据中心。

据市场调研机构的最新数据显示,截至2020年第二季度末,全球超大规模数据中心的数量增长至541个,另有有176个数据中心处于计划或建设阶段。国内的情况类似,特别是新基建提出以来,BAT为代表的的互联网大厂也纷纷入局。比如阿里投资2000亿的新基建计划中明确包括数据中心建设,腾讯宣布将新增多个超大型数据中心集群,百度则表示未来十年将新增超过500万台智能云服务器

相比于传统IT业务,云计算、互联网业务对数据中心的要求除稳定性、安全性更高外,还有功能定制化、资源弹性化、交付快速化等新需求。很多互联网企业会深度介入数据中心的建设,从最初的选址、设计,到后期的建设、运营,都会提出基于自身业务的需求,因此数据中心的从建设形态上已经开始受到应用层产业变动的影响。

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