讓數據中心甩掉能耗沉重賬單

華凌

當今，全世界新產生的數據正以驚人速度增長。據統計，平均每11個月全世界的數據量即將翻倍，而且隨著時間的發展，這個周期還在縮短。這意味著我們需要提供更多的數據中心，隨之將帶來更多的能源需求，以及同步增加的能量排放。因此，數據中心提供商必須大幅降低碳排放，加速向綠色數據中心邁進。

近日，工信部、國家機關事務管理局、國家能源局聯合印發《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》（以下簡稱《意見》），明確提出建設綠色數據中心是構建新一代信息基礎設施的重要任務，是保障資源環境可持續的基本要求，是深入實施制造強國、網絡強國戰略的有力舉措。到2022年，數據中心平均能耗基本達到國際先進水平。這猶如一聲令下，開啟數據中心“綠”境界。

高能耗呼喚綠色數據中心

如今，數據中心已經成為全球經濟發展的基石。我國的數據中心總量已超過40萬個，但是普遍存在能耗較高的問題，年耗電量超過全社會用電量的1.5%。

據調查，目前困擾大多數企業數據中心最嚴重的問題是：運算密度的提高導致用電密度的迅速加大，數據中心總體擁有成本隨服務器的增加而成倍上升。過去的數據中心運算能力是目標，用電是“一般商品”，而現在和未來則相反，數據中心的運算能力是“一般商品”，用電是焦點。

業內人士預見，未來發展方向是所有企業基本形態將在云端用人工智能（AI）處理大數據。一切有云、AI的地方都必然涉及大數據。如果人們現在不降低數據中心的能耗，毫無疑問，不久的將來需要支付一份沉重的賬單。

《意見》提出，大力推動綠色數據中心創建、運維和改造，引導數據中心走高效、清潔、集約、循環的綠色發展道路，實現數據中心持續健康發展。

所謂綠色數據中心，指數據機房中的IT系統、制冷、照明和電氣等能取得最大化的能源效率和最小化的環境影響。

“要想數據中心可持續發展，選址尤為重要。”中科藍鯨公司首席運營官李煒說，“由于數據中心屬于高能耗產業，其用電負荷供應須高度可靠、穩定，因此應該選擇在供電能力充裕、供電價格相對較低的區域建設，以降低運營成本。又因數據中心內設備的能耗大部分會轉化為熱量，所以為盡可能提高制冷系統的效率或是使用自然冷源散熱，其更適合建設在室外環境溫度常年適宜及其偏冷，常年有風的地區。”

聯想數據中心業務集團技術總監單獎定介紹：“數據中心選址要選好，盡量不選擇常年溫度較高的地方，如海南、廣東，也要避開需要長遠距離電力傳輸的地方。所以，比較理想之地，是較寒冷、離發電站近，且有綠色能源的地方。”

目前，阿里巴巴、騰訊、百度、華為、聯想等先后把數據中心轉移至貴州。“這是現在我國建立數據中心的新趨勢，選擇貴州是因為其不僅清潔能源如水電資源充足，電力也很便宜，而且當地還有很多恒溫恒濕的山洞，是適合建大型綠色數據中心的好地方。而對于西部欠發達地區發展大數據產業，能夠提供高科技工作崗位，留住并吸引人才，可謂抓住了新的機遇。”李煒說。

“練內功”提能效刻不容緩

“盡管數據中心完成從發達地區到欠發達地區遷移轉型，但并沒有降低能耗。下一步的挑戰是，提高能源使用效率（PUE），這就需要數據中心‘大練內功，更新完善自身機制。”李煒指出。

據統計，現行數據中心平均消耗的功率是大型商業寫字樓的百倍以上，一個大型數據中心使用相當于一個美國小城市的總電量，為服務器供電和冷卻所需的電能超過數據中心總運營成本的40%。而目前，國內眾多數據機房普遍存在大量低效系統，導致數據中心能源使用效率不高，能達到綠色數據中心要求的為數不多，具有相當大的提升空間。

在強化綠色設計層面，《意見》指出，加強對新建數據中心在IT設備、機架布局、制冷和散熱系統、供配電系統以及清潔能源利用系統等方面的綠色化設計指導。鼓勵采用液冷、分布式供電、模塊化機房以及虛擬化、云化IT資源等高效系統設計方案，充分考慮動力環境系統與IT設備運行狀態的精準適配;鼓勵在自有場所建設自然冷源、自有系統余熱回收利用或可再生能源發電等清潔能源利用系統;鼓勵應用數值模擬技術進行熱場仿真分析，驗證設計冷量及機房流場特性。

單獎定指出：“綠色數據中心的理念在IT界不是新課題，已提出近十年左右。從資深IT人士角度來看，三部委發布的《意見》對如何構建綠色數據中心的指導相當全面，亮點頗多。一直以來，更低的PUE值是每個數據中心運營商致力追求的目標。而對很多數據中心來說，實現尚有一定距離，可能某一點做到了，但未考慮到數據中心的整體架構，這需要提前規劃設計，如不同應用的可用性差異化、災備機制等。”

《意見》提出，新建大型、超大型數據中心的PUE值達到1.4以下，高能耗老舊設備基本淘汰。

單獎定說：“現在國內很多傳統數據中心的PUE值大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距。因此，數據中心的設備應盡量選用綠色技術，比如聯想采用首創的45℃溫水水冷技術，PUE值低于1.1，為北京大學科研創新提供強大計算力保障。而同樣的計算機，不同廠家制造的節能效果不一，所以IT產品要首選節能性更好的。”

此外，《意見》中指導性地提到了建立綠色運維管理體系，“這明確了節能、節水、資源綜合利用等方面的發展目標，并結合氣候環境和自身負載變化、運營成本等因素科學制定運維策略。如果發現很多計算機不是一直需要高峰負載運營，應考慮隨需停運一部分，這可通過運維有效控制實現。”單獎定進一步說。

完善綠色標準評價體系

近兩年，由中國電子學會起草、中國電子技術標準化技術研究院參與編寫的《國家綠色數據中心試點評價指標體系（2017）》，就先進適用技術推廣使用、運維管理體系建設、能效提升、水資源利用、有害物質控制、廢棄電器電子產品處理、可再生能源和清潔能源應用等方面，做出了具體相關規定。

去年，為總結推廣國家綠色數據中心試點經驗和做法，全面提升數據中心節能環保水平，三部委遴選出49家國家綠色數據中心，以起到先進示范作用。

在推進相關試點工作時，工信部節能司能源節約處副處長袁令介紹說，已修訂綠色數據中心國家標準，指導行業標準委員會以及電子四院編制《數據中心資源利用電能能效要求和測量方法》等一系列重點標準，并且將其作為試點建設和評監的核心依據。

“與歐美早先構建綠色數據中心進程相比，我們今天在追趕之中。然而中國數字經濟發展起來后，已經感受到國外客戶十幾年前的痛，我們追趕速度非常快。隨著5G時代的到來，數據中心要處理更多數據，計算密度更高，能耗越來越成為首要考慮的問題，構建數據中心的一系列標配必須是綠色的。希望在《意見》之后，跟進實施細化到可執行性的機房設計、應用及基礎設施架構、液冷等關鍵節能技術的指導意見。”單獎定表示。

為保障綠色數據中心達到高質量發展要求，《意見》提出，要建立完善綠色標準評價體系等長效機制。“顯然，這是國家兼顧現有基礎條件，制定出的長遠目標。如果能夠將其切分為階段性目標，有步驟地推動國內企業一步步往前走，相信會更快達到能源效率目標值。”李煒說。

“希望政府層面對率先采取綠色技術的企業，能夠給與一定的激勵肯定，如表彰、提高企業商譽，而對于弄虛作假的行為，能夠有一定懲戒約束制度。再有，今后可以鼓勵推動更多的企業，把綠色數據中心機房作為特色產品輸送給‘一帶一路沿線國家。”李煒強調。