“截至2021年底，中國(guó)在運(yùn)營(yíng)IDC機(jī)柜數(shù)量216.9萬(wàn)架”，在4月7日舉行的“算力基礎(chǔ)設(shè)施綠色化轉(zhuǎn)型”研討會(huì)上，科智咨詢(xún)研究總監(jiān)張福林在對(duì)《2021—2022年中國(guó)IDC行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》解讀時(shí)公布了我國(guó)數(shù)據(jù)中心規(guī)模的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這一數(shù)據(jù)在快速增長(zhǎng)，為急劇增長(zhǎng)的算力需求提供關(guān)鍵設(shè)施支撐。不過(guò)，當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心綠色低碳化的發(fā)展趨勢(shì)明顯，大量數(shù)據(jù)中心需進(jìn)行節(jié)能改造、綠色化轉(zhuǎn)型。

節(jié)能改造需著重關(guān)注三方面

數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造的討論與實(shí)踐，有三個(gè)不容忽視的重點(diǎn)：一是PUE，二是成本，三是改造的復(fù)雜性。

PUE是當(dāng)前衡量數(shù)據(jù)中心能效利用率的主要指標(biāo)。對(duì)PUE的重視，是提升數(shù)據(jù)中心能耗的必然要求，更是出于政策合規(guī)性的考量。

目前，國(guó)家及各地方出臺(tái)的數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策中，PUE的要求主要針對(duì)新建數(shù)據(jù)中心，并已經(jīng)拓展至改造中。廣東省能源局發(fā)布的《關(guān)于明確全省數(shù)據(jù)中心能耗保障相關(guān)要求的通知》明確提出，要加大節(jié)能技術(shù)改造力度，以節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)倒逼傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心加快綠色節(jié)能技術(shù)改造（“十四五”期間PUE值需降至1.3以下），提高全省數(shù)據(jù)中心整體能效水平。

同時(shí)，新建PUE值的要求正在逐漸降低。“東數(shù)西算”中，內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏，4處樞紐設(shè)立的數(shù)據(jù)中心集群PUE將控制在1.2以?xún)?nèi)，數(shù)據(jù)中心改造也將符合這一趨勢(shì)。數(shù)據(jù)中心具有運(yùn)維周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在節(jié)能改造過(guò)程中，要將時(shí)間因素考慮進(jìn)去，看改造是否能夠滿(mǎn)足越來(lái)越低的PUE值要求。

成本方面，節(jié)能改造是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，涉及改造本身的成本、運(yùn)維成本、時(shí)間成本等，數(shù)據(jù)中心企業(yè)作為市場(chǎng)主體，要考慮企業(yè)效益。如優(yōu)化制冷是降低PUE的有效方式，也成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造的重點(diǎn)，但如何進(jìn)行改造，成本因素便成為注重考慮的重點(diǎn)。

清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師李震表示，目前，浸沒(méi)式的冷卻方式能效是好的，但浸沒(méi)式冷卻復(fù)雜程度高，自身造價(jià)成本高，在運(yùn)維管理上也有新要求，會(huì)增加運(yùn)維成本。數(shù)據(jù)中心如果選用浸沒(méi)式的冷卻方式，就需要考量這些成本問(wèn)題。

節(jié)能改造的復(fù)雜性方面，主要是指設(shè)備改造這一方式本身便受到眾多因素的影響。

如當(dāng)下被重點(diǎn)關(guān)注的儲(chǔ)能。太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等新能源受環(huán)境影響大，供電不穩(wěn)定。而儲(chǔ)能使穩(wěn)定、持續(xù)的新能源供電成為可能。從節(jié)能降碳發(fā)展來(lái)看，數(shù)據(jù)中心的綠色化轉(zhuǎn)型離不開(kāi)儲(chǔ)能。

不過(guò)，數(shù)據(jù)中心想要增加新的儲(chǔ)能裝置，對(duì)自身進(jìn)行改造，就需要看改造方案的可行性。這包括從技術(shù)、規(guī)劃等方面進(jìn)行認(rèn)證，征求用戶(hù)意見(jiàn)，評(píng)估增加儲(chǔ)能裝置對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響，還要考量氣候因素、電網(wǎng)要求、相關(guān)人員的培訓(xùn)等。如果缺少必要的實(shí)施條件，便不能增加儲(chǔ)能裝置。

節(jié)能改造主要體現(xiàn)為四種解決方法

數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造是一種必然趨勢(shì)，促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了相關(guān)解決方案的發(fā)展。從實(shí)際情況來(lái)看，目前相應(yīng)方案主要集中在制冷方式的優(yōu)化、新能源的利用、運(yùn)維管理的提升以及余熱回收的探討。

對(duì)制冷方式的優(yōu)化主要是由于其能耗巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)PUE約為2的傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心總能耗中,IT設(shè)備能耗占比約為50%;其次便是制冷系統(tǒng)能耗,約占35%。降低制冷能耗成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳的主要考慮對(duì)象，而如何選擇最優(yōu)方案則需要因地制宜。

以風(fēng)冷、蒸發(fā)冷卻、間接蒸發(fā)冷卻為例，從冷源來(lái)看，風(fēng)冷，冷源為室外干球溫度；蒸發(fā)冷卻，冷源接近室外濕球溫度；間接蒸發(fā)冷卻塔，冷源接近室外露點(diǎn)溫度。雖然露點(diǎn)溫度的溫度最低，但采用何種制冷方式，則取決于三個(gè)冷源溫度的差別。

李震表示，以秦嶺、淮河和青藏高原邊緣為界，該線以北氣候相對(duì)干燥，濕球溫度較低，采用水冷式冷源的能效優(yōu)勢(shì)較大；該線以南空氣濕度較大，蒸發(fā)冷卻應(yīng)用潛力不高，采用風(fēng)冷式冷源的可能具有能效優(yōu)勢(shì)。

因此，在對(duì)制冷方式進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，不能盲目相信某一種技術(shù)的能耗更低，還需要集合具體環(huán)境和自然冷源才可。

在新能源利用方面，數(shù)據(jù)中心屬于耗能產(chǎn)業(yè)，想要實(shí)現(xiàn)綠色化發(fā)展，除了提高能效之外，還必須使用新能源，以此來(lái)降低碳排放。

數(shù)據(jù)中心對(duì)此也已經(jīng)有了相應(yīng)的探索，張家口懷來(lái)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基地進(jìn)行了超大規(guī)模“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”實(shí)踐，充分利用其豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能等優(yōu)勢(shì)資源，為數(shù)據(jù)中心提供新能源用電；近期完工的東岳廟數(shù)據(jù)中心一期年用電量將超過(guò)2億千瓦時(shí)，耗能巨大，但其供電全部來(lái)自于水電，有效降低了數(shù)據(jù)中心的碳排放。同時(shí)，BIPV（光伏建筑一體化）等太陽(yáng)能方面的應(yīng)用也在逐漸增多，“東數(shù)西算”工程的全面啟動(dòng)也將大幅推動(dòng)對(duì)西部新能源的利用。

雖然目前規(guī)模還相對(duì)較小，但有關(guān)新能源的探索已經(jīng)逐漸發(fā)展起來(lái)，不過(guò)，新能源的利用也存在成本問(wèn)題。張福林指出，未來(lái)數(shù)據(jù)中心行業(yè)，綠電、綠證的應(yīng)用比例必定會(huì)顯著上升，目前也已經(jīng)有部分IDC的服務(wù)商通過(guò)各種辦法在使用綠電，但是新能源的應(yīng)用成本在產(chǎn)業(yè)鏈中如何分擔(dān)，將是影響新能源使用的一大待解決問(wèn)題。

運(yùn)維管理方面，低能耗數(shù)據(jù)中心的智能運(yùn)維成為當(dāng)下討論熱點(diǎn)。相應(yīng)的智能運(yùn)維系統(tǒng)也已經(jīng)問(wèn)世，其通過(guò)核心的配置數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、流程間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，減少數(shù)據(jù)誤導(dǎo)的出現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)管人、管物、服務(wù)等，達(dá)到提升效率，降低成本，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展。但智能運(yùn)維系統(tǒng)在落地實(shí)施還需要進(jìn)一步完善。

李震坦言，智能運(yùn)維不僅僅是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的情況，還需要與運(yùn)維人員產(chǎn)生互動(dòng)。運(yùn)維人員可以使用系統(tǒng)，能夠根據(jù)系統(tǒng)來(lái)改善運(yùn)維情況。一個(gè)較為理想的運(yùn)維情況是，系統(tǒng)發(fā)揮70%的作用，剩余30%由運(yùn)維人員來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。

余熱回收，是對(duì)數(shù)據(jù)中心熱能資源的進(jìn)一步利用。數(shù)據(jù)中心運(yùn)維會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，能夠被利用、被回收，且具備極大的能源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，受到了廣泛的關(guān)注。

北京市《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查的若干規(guī)定》中指出，要鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心充分利用機(jī)柜余熱等技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)已有多家數(shù)據(jù)中心企業(yè)開(kāi)展相關(guān)實(shí)踐。

同時(shí)，余熱回收的探索也為數(shù)據(jù)中心與不同行業(yè)提供了跨行業(yè)合作的可能。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物生長(zhǎng)需要大量的熱及二氧化碳，而數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的余熱恰好能夠滿(mǎn)足這些發(fā)展需要。從理論上講，數(shù)據(jù)中心行業(yè)與農(nóng)業(yè)具備了并行發(fā)展的可能。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院副教授、碩士研究生導(dǎo)師袁小艷表示，數(shù)據(jù)中心耗能巨大，無(wú)論采取哪種冷卻手段，都可能排出20-40℃廢熱。呼吁將此廢熱用于溫室冬季供暖；夏季物料干燥如大豆、小麥、玉米、水稻等干燥用能，可設(shè)計(jì)通過(guò)管路切換至干燥室，或送至木材預(yù)干窯等以實(shí)現(xiàn)相關(guān)作用。如果將農(nóng)業(yè)設(shè)施溫室規(guī)劃進(jìn)“東數(shù)西算”的建設(shè)過(guò)程中，在工業(yè)CO2排放者與CO2消納者-設(shè)施溫室之間架起科技橋梁，使排放的垃圾成為寶貴的資源。

綜合來(lái)看，數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造涉及政策合規(guī)、企業(yè)效益成本，具有復(fù)雜性，需要從制冷、新能源利用、運(yùn)維、余熱回收等方面進(jìn)行因地制宜的發(fā)展，不能盲目迷信新技術(shù)，要進(jìn)行綜合考量才能落地相關(guān)改造方案。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能改造也提供了跨行業(yè)合作等多種可能性。在這一過(guò)程中，袁小艷表示，技術(shù)不是最難的，理念、意識(shí)和政策是更需要打通的核心環(huán)節(jié)。只有樹(shù)立相關(guān)意識(shí)，不斷推動(dòng)相關(guān)實(shí)踐的落實(shí)，才能促進(jìn)節(jié)能改造的發(fā)展。