2021年5月26日,國家發(fā)展改革委、中央網信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯合印發(fā)《全國一體化大數據中心協同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》的通知,提出在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝,以及貴州、內蒙古、甘肅、寧夏布局建設全國算力網絡國家樞紐節(jié)點,重點推動在數據中心布局、網絡、電力、能耗、算力、數據等方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃。
京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等跨區(qū)域的國家樞紐節(jié)點,原則上布局不超過2個集群。而貴州、 內蒙古、甘肅、寧夏等單一行政區(qū)域的國家樞紐節(jié)點,原則上布局1個集群。集群應注重集約化發(fā)展,明確數據中心建設規(guī)模、節(jié)能水平、上架率等準入標準,避免盲目投資建設。
國家四部委聯合發(fā)文對數據中心進行規(guī)劃,是因為數據中心在我國全社會用電量占比已經達到2%,并且還有進一步上升的趨勢。解決數據中心的高能耗問題,鼓勵可再生能源電站與之配套發(fā)展,從根本目的上看,是為了節(jié)能降耗的同時,推動我國信息化、數字化的發(fā)展。
數據中心該在哪兒建
2020年4月,國家發(fā)改委首次明確了“新基建”的范圍,數據中心入列,而且是新基建的重點建設項目。這一政策引起了社會各界的廣泛關注。
互聯網行業(yè)、云廠商、金融行業(yè)、制造行業(yè)、政府機構、視頻/媒體、游戲行業(yè)等是建立數據中心最急需的幾大行業(yè)。
作為新基建之一,數據中心是有名的耗能大戶。據2020年《Science》文章所估算,2018年全球數據中心總耗電達到205TWh,占當年度全球總用電量的1%。在我國的占比更高:2020年用電量約占全社會總用電量的2.7%。并且隨著數據中心投產規(guī)模的增加,這一占比將持續(xù)上升。
在國內,建設數據中心的傳統(tǒng)地點是北上廣等一線城市。因為數據中心對網絡依賴性強,因此相關項目集中于大城市進行部署。
北上廣是數據中心青睞的地方,但是受制于土地供應、能源保障、氣候條件等因素,對一些企業(yè)來說,北上廣并非建設數據中心的優(yōu)選。
目前來看,我國數據中心存在一定程度的供需失衡、失序發(fā)展等問題。一些東部地區(qū)應用需求大,但能耗指標緊張、電力成本高,大規(guī)模發(fā)展數據中心難度和局限性大;一些西部地區(qū)可再生能源豐富,氣候適宜,但存在網絡帶寬小、跨省數據傳輸費用高等瓶頸,無法有效承接東部需求。更重要的是,能耗這一難關一直還沒過去。
低能耗數據中心如何建
數據中心的高能耗問題,已經成為行業(yè)發(fā)展的痛點。如何走向低能耗發(fā)展之路已經成為業(yè)內共同關注的熱點。
5月13日,中國信息通信研究院在2021數據中心高質量發(fā)展大會上發(fā)布《2021年低碳數據中心發(fā)展白皮書》(以下簡稱“白皮書”)。
“白皮書”對百度云計算(陽泉)中心1#模組、秦淮數據環(huán)首都、太行山能源信息技術產業(yè)基地一期、阿里巴巴烏蘭察布數據中心開發(fā)區(qū)園區(qū)A樓、中金數據昆山一號數據中心等項目作出了分析。其中百度云計算(陽泉)中心1#模組年均能效指標 (PUE)可達1.08。從表中顯示數據可以發(fā)現,北上廣一線城市新建數據中心能耗要求在1.3甚至1.3以下,其他地區(qū)的能耗要求在1.5左右。
即使采用相同技術,數據中心在各地的能耗也不相同,年平均氣溫較低區(qū)域,用于制冷系統(tǒng)的能耗大幅降低,PUE值較低。因此在建設數據中心的時候,北方地區(qū)年平均氣溫較低的省市,具備先天優(yōu)勢。
因為四部委發(fā)文鼓勵可再生能源為數據中心供能,因此在西部風、光、水能資源豐富的地區(qū)建設數據中心可以更好地解決低成本用能的問題,也可以減少數據中心的碳排放水平。
四部委的文件也建議數據中心優(yōu)先向貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等地轉移。因為這些地區(qū)恰好符合可再生能源資源稟賦更優(yōu)的條件。
解決能耗需要多方結合
數據中心建立在西部地區(qū),雖然能耗較低,可以消納更多的可再生能源,但弊端是可能在信息傳輸上存在一定的問題。因此四部委此次發(fā)布文件要求建設數據中心集群,對于建設數據中心省份能耗較高的問題,也可以跨省對其進行分擔。
不僅如此,數據中心所需的不間斷電源,也建議用梯次利用的電池,以此降低整個數據中心的建設成本和運維成本。
低能耗的數據中心,從技術的角度看需要依賴新的技術方案,比如用液冷技術取代風冷技術將大幅降低數據中心的能耗。
從長期看,最具有革命性的節(jié)能技術為液冷技術,其中浸沒式液冷技術可以將PUE降到1.2以下,聯合其他技術,可以趨近于1。目前國內已有中科曙光、綠色云圖、聯想、浪潮和華為等涉足液冷領域。
但目前,由于適應場景、冷卻液價格和改造成本,液冷技術并未大面積普及。未來隨著GPU運算占比的增加和服務器密度的不斷增加,液冷將是代替風冷的必然選擇。
除此之外,高壓直流、微模塊以及虛擬化、云計算等技術和方案,充分考慮動力環(huán)境系統(tǒng)與IT設備運行狀態(tài)的精準適配,也可以持續(xù)降低PUE。
國際能源網記者獲悉,我國有關部門還將組織開展全國一體化大數據中心協同創(chuàng)新體系重大示范工程,在數據中心直連網絡、一體化算力服務、數據流通和應用等領域開展試點示范,支持服務器芯片、云操作系統(tǒng)等關鍵軟硬件產品規(guī)?;瘧?。支持開展“東數西算”示范工程,深化東西部算力協同。支持對大數據中心相關技術平臺研制、資源接入調度、產業(yè)應用等共性技術和機制的集成驗證。
綜上所述,目前我國數據中心的集約化水平還不高,各行業(yè)紛紛建設數據中心,但互不聯通,出現了“數據中心孤島”和“云孤島”等苗頭。因此,加快推動數據中心、云、網絡之間的協同聯動,提高資源利用率也將是重點工作。