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当前,我国各行业加速数字化转型升级,促进数字中心发展的同时也带来了不可忽视的能耗排放。经济发展浪潮遇上“双碳”目标,中国数据中心该如何破局?

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8月25日,中科曙光发布“曙光生态级一体化大数据中心”方案。作为全国首个“生态级”一体化大数据中心方案,该中心的发布,为数据中心破解高能耗难题,提供了宝贵思路和实现路径。

1、数据中心变身“能耗巨兽”?

近年来,随着云计算、物联网、人工智能、5G通信等新兴技术的蓬勃发展,我国数字经济新业态、新模式不断涌现,质量效益明显提升。到2020年底,数字经济核心产能增加值占GDP比重达7.8%。根据“十四五”规划,到2025年,这一数值将升至10%。

各行业数字化转型升级进度加快,全社会数据总量爆发式增长、算力需求持续扩张。作为算力发展的物理载体,数据中心在全国遍地开花。根据工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》,到2023年底,全国数据中心机架规模年均增速保持在20%左右,总算力超过200EFLOPS。

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然而,数据中心迅猛增长的背后,还隐藏着不可忽视的环境问题。

大量数据吞吐和运算,不可避免地增加用电量,这将排放大量二氧化碳,以及二氧化硫、氮氧化物等主要环境污染物。2018年,中国数据中心总用电量为1608亿千瓦时,占全社会用电量2.35%,用电相关排放量为9855万吨二氧化碳,成为名副其实的“耗能大户”。按照当前速度发展,预计到2023年,数据中心能耗将相当于2.6个三峡电站的发电量,碳排放量将达1.63亿吨。

如今,中国已明确“双碳”目标,力争2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。在此背景下,助力信息通信行业实现减排目标,对数据中心绿色低碳发展提出了更高要求。根据《行动规划》,到2021年底,新建大型及以上数据中心PUE要降到1.35以下,到2023年底降至1.3以下。

【注:PUE是评价数据中心能源效率的指标,为数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。该值大于1,越接近1代表能效水平越好。】

可是,目前中国仅有41%的数据中心PUE可达1.4以下,IT设备能耗几乎占到数据中心总能耗的一半。未来一段时间内,我国数据中心还面临着很大的减排压力。如何寻求发展与生态之平衡、实现可持续发展,是其现阶段所面临的发展难题。

2、由点及面,数据中心有大动作

社会经济信息化的发展,必然需要大力建设数据中心,服务国民经济。而在“双碳”路径下,数据中心的建设绝不能偏离规划布局、技术支持和规范指导。发展与生态的天平要如何保持平衡?国家战略规划已经为我们指明了方向。

今年5月,四部门联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,明确“加强统筹、自主创新、绿色集约、安全可靠”四大基本原则,引领中国数据中心发展新趋势。

*合理规划布局,统筹集群发展。

一方面,明确功能划分,做好“冷热分工”。

供需失衡、能源布局失配,是我国数据中心的突出问题。这需要全国大数据中心的一体化布局,合理应用我国能源分布特点,结合当地能源条件。目前,我国数据中心存量机柜数量机柜总数约360余万架,其中热数据集聚在京津冀、长三角、珠三角三大经济区,冷数据集聚于西部资源富足地区。

另一方面,促进全国范围数据中心合理布局、集群化发展。

根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等布局,《方案》规划在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,作为数据中心集群发展的重点区域。

依托枢纽节点,引导数据中心向西部资源丰富地区集聚。这将进一步打通全国网络传输通道,提升跨区域算力调度水平,推动“东数西算”工程实施,构建国家算力网络体系。

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作为关键信息基础设施,数据中心面临着断供断电、黑客入侵、数据泄漏等诸多风险。中国每年因伪基站、恶意软件勒索等数字犯罪造成的损失就达上百亿元。

建设安全的数据中心,要以软硬件共筑安全围墙,全产业链自主创新,应对复杂安全问题。以应用研究带动基础研究,加强对大数据关键软硬件产品的研发支持和大规模应用推广,加快突破关键核心技术,提升大数据全产业链自主创新能力,筑牢基础网络、数据中心、云平台、数据和应用的一体化安全保障。

*对标减排需求,绿色集约发展。

进一步挖掘数据中心的节能减排潜力,是实现“双碳”目标的有力保障。

为推动绿色可持续发展,数据中心建设将加快节能低碳技术的研发应用,提升能源利用效率、降低能耗;同时,加大对基础设施的整合调度,推动老旧基础设施转型升级,向PUE值小于1.1方向发展;此外,灵活运用高密度集成高效电子信息设备、液冷等节能技术,及可再生能源。

高密度集成高效电子信息设备的运用,还有助于单机柜功率密度的持续上涨以及电子信息设备高密度集成度的提升,引领数据中心建设向大型、超大型规模及集群化发展。

3、共建生态,与绿色同行

建设一体化大数据中心、破解高能耗难题,找准破局关键点尤为重要。8月25日,中科曙光推出国内首个生态级一体化大数据中心方案。中科曙光表示,该中心将围绕绿色、安全、服务三大生态体系,通过前沿技术应用与创新,携手产业链伙伴,践行绿色集约、统筹规划等理念,助力实现数据中心绿色低碳、高质量发展。

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曙光生态级一体化大数据中心

*绿色生态

在内部节能循环层面,中科曙光积极探索液冷技术,助力减排。

传统数据中心多用机房空调为IT设备降热(即“风冷”),原理是将常温冷空气变低温冷空气,实际上是个高能耗过程。而液冷技术的冷却力更强,同体积液体带走的热量是空气的1000-3000倍;还具有低PUE、高密度的特点,有助于降低数据中心PUE,极大节约能源。

早在2011年,中科曙光就开始服务器液冷技术的探索与研究,先后实现“国内首款标准化量产的冷板式液冷服务器”“全球首个大规模浸没相变液冷商业应用项目落地”等重大突破,如今已拥有50多项“液冷”核心技术专利,从技术思路到产品化应用均达成熟阶段。

作为“曙光生态级一体化大数据中心”的节能技术底座,曙光以相变液冷技术为核心,在数据中心系统内部形成了完整的节能降耗解决方案,可助数据中心实现全地域全年自然冷却,PUE值可降至1.04。若全国50%新建数据中心采用曙光相变液冷技术,每年可省450亿度电,减排3000万吨二氧化碳。

在外部低碳循环层面,中科曙光与多方通力合作,各环节共守低碳环保防线。

通过风电、水电、光伏等清洁能源的引入和利用;数据中心余热的回收再利用;节能、环保、高空间利用率的绿色建筑设计等,可进一步大幅降低数据中心碳排放总量,形成一个以数据中心为核心、与外部环境友好联结、可持续共存的绿色生态综合体。

*安全生态

中科曙光是国内最早通过“中央网信办云服务网络安全审查”“工信部云服务能力评估”“中国信通院云计算风险管理能力评估”的三类“增强级”的云服务商。

曙光携手合作伙伴,构建安全可信的IT基础设施,并实现从建设到管理运维的全栈安全体系化部署。在技术安全层面,实现从国产硬件基础设施到云平台、数据平台的整体安全;在运营安全层面,实现安全运维、安全管理、安全运营、安全合规四大马车并驾齐驱。

*服务生态

中科曙光依托其丰富的计算服务、城市云服务、大数据服务经验,从软到硬,提供多层级服务。

2010年,曙光发布“曙光云战略”,并于次年正式提出“城市云”概念。曙光云服务发展至今,已踏足20个省区、50座城市,持续运营项目超过50个,服务各级政府客户达10000家以上。此外,中科曙光亦联合行业伙伴、优化服务支撑,实现数据中心从顶层规划到建设实施、从运维到管理的一站式服务。

建设一体化大数据中心,还需要全产业链的通力合作。中科曙光副总裁、曙光数创公司总经理何继盛表示,曙光在构建传统大型数据中心方面拥有领先技术,但一体化大数据中心的建设目标,需要产业链协同才能实现。

“双碳”背景下,我国数据中心建设迎来生态创新时代。中科曙光同产业链伙伴并进,齐聚生态级一体化大数据中心之下,开放创新、携手共赢,推动数据中心行业实现绿色高质量发展。


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