雙碳戰略下的綠色金融數據中心建設探索與思考

□ 文|左勤剛 張 燦 華 樂

0 引言

數據中心作為金融行業的關鍵基礎設施，在金融數字化轉型過程中發揮越來越重要的作用。

2020年國內數據中心總耗電量為1969.6億千瓦時，達到社會總用電量的2.6%。

2020年9月，習近平總書記在75屆聯合國大會上宣布：中國“二氧化碳排放量力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。因此實現“雙碳”目標是生態文明建設的重要內容，建設能源集約型、綠色低碳數據中心是金融行業踐行“雙碳”目標的重要舉措。

1 金融行業數據中心現狀

1.1 各金融機構數據中心面臨轉型

數據中心經歷了物理集中、邏輯集中、數據集中、應用集中四個不同階段，完成了核心系統的升級替換，建立了具有快速響應能力的應用系統體系。為有效化解數據集中帶來的風險，保障業務連續性，各金融機構都采用了“兩地三中心”的模式，進行IT基礎設施的規劃建設。經過多年建設，各金融機構數據中心實現了總行省市縣的全覆蓋，為經濟金融的發展提供了有力支撐。隨著5G、區塊鏈、人工智能等新一代信息技術快速發展，數據資源存儲、計算和應用需求大幅提升，傳統數據中心正加速與網絡、云計算融合發展，向著資源節約、智能化新型數據中心轉型。

1.2 各級數據中心差異性大

一是數據處理能力差異大。各金融機構數據中心都采用總部、省、地市、縣的層級結構，各層級數據中心處理能力差異較大。以中國工商銀行為例，總行數據中心業務核心主機日均業務處理量超過5億筆，單日峰值業務量超過7億筆，主機最高交易率接近2萬筆/秒；開放平臺核心日均業務量超過1億筆。而縣支行數據中心處理的數據只是局限于本地，單日業務不超過100筆。二是技術水平差異大。各總部層級數據中心在IT設備、機架布局、散熱系統、供配電系統以及清潔能源利用系統等方面均達到了較高水平，以提升數據中心能耗管理，降低運行成本。而分支層級數據中心往往以滿足功能性需求為主，其技術水平與能源節約不是優先考慮的因素。三是能源利用效率（以下簡稱“PUE”）值差異大。據統計，各總部級數據中心PUE值普遍可以控制在1.5以內，而分支機構數據中心PUE值普遍高于2。

1.3 資源利用效率有待提升

一是能源利用率有待提升。由于數據中心的配套設施眾多，而能源的消耗包括了IT設備、制冷系統、供配電系統和照明系統，其中IT設備和制冷系統占能源消耗的80%以上。能源利用效率的提升對于降低數據中心運維成本有重大意義。二是硬件資源利用效率有待提升。若一臺服務器只運行一項業務系統，則服務器的硬件資源利用率較低，服務器所能提供的硬件資源遠大于運行應用的實際需要，造成大量的硬件資源浪費。一方面增加用電負荷，另一方面增加了硬件維護工作量和人力成本。

2 金融行業數據中心整體能效不高原因解析

2.1 中小型數據中心制冷系統能效不高

數據中心為滿足溫濕度條件，其制冷系統需要7＊24小時不間斷運行，因此，制冷能耗是數據中心影響能效最重要的因素。目前，金融機構大部分中小型數據中心一方面在制冷技術上通常還是使用傳統的風冷直膨制冷技術，其制冷效率偏低，且不能按實際設備的需要進行分配，容易出現過冷現象，導致能耗較高。另一方面在制冷方式上多為房間級制冷，冷熱通道開放，且機柜擺放隨意，對氣流沒有特別的規劃、遏制，造成機房氣流組織混亂，熱島效應問題普遍存在，導致冷量浪費。

2.2 中小型數據中心資源負載率普遍不高

據調查，金融行業大多數中小型數據中心資源負載率普遍偏低。一是大部分中小型數據中心中的服務器、網絡設備僅在24%至30%之間，有的CPU利用率、硬盤利用率甚至在10%以下。二是大部分金融機構中小型數據中心UPS負載率在50%以下，地市級數據中心UPS負載率通常不超過20%，有些甚至在5%以下，造成數據中心資源的大量浪費。

2.3 部分數據中心空間布局不太合理

調查發現，金融行業部分數據中心存在空間布局不合理的情況。一是部分數據中心規劃面積過大。有些小型數據中心在僅僅承擔網絡機房作用的情況下，數據中心使用面積超過了100m2，部分功能區機架上有時僅僅放置了零星幾臺設備，造成了大量照明系統、制冷系統的資源浪費。二是部分數據中心機柜布局不合理。為保持數據中心整體美觀，部分數據中心管理者將機柜置于統一方向，容易出現局部過熱問題。

2.4 部分數據中心運維效率不高

部分數據中心缺乏專業的運維團隊，運維效率不高。對于數據中心出現的局部過冷、過熱，照明系統能耗浪費，IT設備宕機、停用、更換等狀況不能快速地進行響應處置，使機房在運維管理過程中不可避免的出現能耗浪費。

3 相關建議

3.1 加強頂層規劃設計

金融監管機構應積極落實綠色發展理念，加強數據中心頂層規劃設計，大力推動綠色數據中心建設改造。一是根據工業和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局聯合印發的《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》等國家相關政策文件，制訂金融行業綠色數據中心新建、改造、運維等各項方案規章制度，并認真督導落實。二是在各層級金融機構中選定部分單位進行綠色數據中心的建設與改造，形成總部、省、市、縣各層級的標準化綠色數據中心樣版，并將其作為范例在系統內進行大力推廣實施。三是加強大型金融數據中心建設項目的指導力度。積極協調各政府部門、水電企業，在項目規劃設計、選址、施工、動力選擇各階段給予幫助指導，充分貫徹綠色化、智能化建設理念。

3.2 加快綠色低碳技術應用

金融行業應因地制宜，積極推動綠色低碳技術在數據中心的應用。在制冷系統方面，推動冷板式制冷技術、浸沒式液冷技術在大型數據中心的應用，在北方等自然冷源豐富的地區大力推動自然冷卻節能技術。在IT設備方面，一是盡量選用帶節能技術的低功耗服務器和存儲設備，優先淘汰高能耗的設備。二是大力推動虛擬化技術，降低數據中心服務器數量，合理控制硬件規模，提高服務器資源利用率，提升CPU運行效率。三是推動動態容量管理、虛擬快照等先進的存儲技術，提高存儲系統的使用效率，降低數據中心的空間成本。在供配電系統方面，一是建議推動UPS綠色休眠技術在大型數據中心的應用，根據數據中心實際負載的大小，動態調節UPS工作的臺數，解決UPS低負載、高能耗的問題。二是逐步推動市電直供+240V高壓直流、分布式供電等技術在數據中心的應用，提升數據中心綜合供電效率。

3.3 提升高效清潔能源利用水平

數據中心作為耗能大戶，目前使用的能源大多仍是火電，金融行業應大力應用太陽能光伏發電、風能發電、地熱發電等清潔能源，將采購可再生能源作為應對能耗挑戰的重要解決方案，從源頭上降低碳排放，構建綠色數據中心。

3.4 提升數據中心管理水平

確保數據中心安全、穩定、高效運行，需要大力提升數據中心運維管理水平。一是實現數據中心運維管理智能化。金融行業的中大型數據中心應配置智能管理系統，實現數據中心資產信息的實時監控、精細分析，故障點的精準定位，各資源的動態調配以及各IT設備配置補丁程序的快速分發等。二是實現數據中心業務流程規范化。對于金融行業數據中心資源管理、變更等需求，應實行規范化的業務流程管理，形成詳細的業務實施方案，實現關鍵流程的高效跟蹤和管理。三是實現數據中心人員管理精細化。金融行業應積極的對數據中心人員進行有效管理，從技術和管理兩個層面加強人員管理，減少人為故障。

3.5 加強人才隊伍建設

綠色數據中心作為新興產業，新技術層出不窮，涉及的領域、學科眾多，對數據中心運維人員的知識水平、技術能力要求也不斷提高，金融行業應大力加強數據中心人才隊伍建設，提升科技人員運維保障水平。一是定期開展針對數據中心運維管理人員的技能培訓，提高科技人員的運維保障水平。二是加強與高校、科研機構、設備廠商之間的技術交流，提升科技人員的知識廣度與深度。三是針對運維保障人員，建立合理的薪酬待遇和職務晉升機制，吸引高素質的科技人才從事數據中心管理工作，拓展運維人員的事業心、責任心，激發運維人員的主觀能動性、創造性。

4 結束語

在金融業數字化轉型大潮中，金融機構必然對數據中心建設提出更高要求。金融業機構數據中心向著資源節約型、綠色低碳方向發展，是落實“雙碳”戰略的必然要求和重要舉措。如何合理規劃數據中心建設，使其朝著低能耗、高能效方向發展，更好支撐金融業機構數字化轉型，對金融機構來說是完善數據中心建設的新挑戰，也是推動數據中心朝著更高水平發展的新機遇。隨著數據中心頂層規劃更加科學、布局建設更加合理、低碳技術應用更加普及、綠色能源利用更加廣泛，將逐步紓解當前數據中心發展與綠色金融要求難以兼顧的困境，繼續驅動數據中心的升級變革，為社會經濟發展提供更加有力的支撐動力。