今年3月,工信部等6部门公布2021年度国家绿色数据中心名单,在通信领域的14家数据中心里,中国移动有8家入选,超过半数;从地域上来看,江苏有3家数据中心入选,中国移动长三角(南京)数据中心是其中之一;同时,在2020年度国家绿色数据中心名单里,江苏移动3个数据中心皆在列。
国家评选绿色数据中心背后,是节能和效益提升等方面的考量。一直以来,数据中心在支撑起强大算力的同时,也承载了较大的能耗压力——一个超大型数据中心年耗电量通常达到亿千瓦时级别。2021年11月,国家发改委印发的《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》将数据中心定位为高能耗产业。开放数据中心委员会研究数据显示,预计到2030年,中国数据中心能耗总量将达到约3800亿千瓦时。若不使用绿色能源,碳排放总量将突破2亿吨,约占全国总碳排放量的2%。
江苏在2021年12月印发的《新型数据中心统筹发展实施意见》中提到,到2023年,江苏将创建8个国家级绿色数据中心。在“碳达峰、碳中和”国家战略及绩效考核背景下,如何推进数据中心绿色发展、发挥数据中心的集约效应,成为江苏的一道“必答题”。
让数据中心变“绿”
走进中国移动长三角(南京)数据中心的IDC机房,黑色微模块如集装箱一般整齐排列,形成一个独立运行的小机房。微模块内部,密密麻麻的水管有序排列,逐渐降低周围空气的温度,嗡嗡作响的风扇又把冷空气定向往里吹,“同时可以把服务器产生的热量带走。”该中心负责人指出,数据中心设备功能强大,但会产生大量热量,而服务器、处理器必须在一定温度以下才能保持最佳性能。
数据中心冷冻站
空调制冷系统就是耗电“大户”,为此,中国移动长三角(南京)数据中心搭建了能耗管理平台。平台通过分析主设备、供电、空调的整体能耗,实时监控运行数据,可以持续系统调优并给出维护策略,实现智能供电、智能供冷,确保数据中心低能耗、高性能运行。“中心的PUE接近1.3,连续两年被工信部评为‘国家绿色数据中心’。”该负责人如是说。
据了解,为实现数据中心绿色低碳化,我国提出了“电能利用效率”的具体量化指标,即数据中心总设备能耗与IT设备能耗之间的比率,PUE越接近1,表明数据中心的电越多地用于数据中心计算力中。国家评选绿色数据中心,PUE就是关键能效考核指标之一。
但降低PUE并非易事,数据中心的选址、风火水电的建设,乃至数据中心设备的低碳化设计、全生命周期的运维能力等综合因素都非常关键。尤其是在数字经济发达、需求量大的东部沿海地区,新型基础设施存储和计算所运用的5G、AI计算、区块链等新技术均有较高的算力需求,但却面临如土地供应、电力价格以及减排指标等资源紧缺的硬约束。“在‘双碳’布局下,数据中心要向绿色低碳发展。”江苏省能源研究会秘书长顾东清如是说。
为此,江苏移动在苏州、南京等数据中心规划设计之初,就优先考虑节能减排,采用高压冷水机组、高压油机和变压器深入负荷中心等规划设计方案,形成了“COLD”能耗管控法,分析影响数据中心PUE的主要因素,开展7大类54个小项的精细化运维节能管控措施来提高能源利用效率。以中国移动长三角(南京)数据中心为例,2022年1月至5月PUE为1.32,与2021年同期相比下降4.35%,年节约电量1270万千瓦时。
在中国移动长三角(常州)钟楼云计算中心,相关负责人表示,“中心积极与本地光伏企业开展业务合作,通过光伏发电实现绿色用,保障数据中心清洁能源使用比例,实现自身用电‘洁能’。经过精细化、数智化管控,中国移动长三角(常州)钟楼云计算中心绿色电力(零碳排放)使用占比达到15%以上,低负载运行工况下PUE下降0.8,环比下降22%。”
“新基建”的集约效益
在距上海边界仅5公里、距浙江边界12公里的汾湖经济开发区,16000个标准机柜以及业界最新的1.6T平台集群路由器和全光交叉传输设备,让苏南、苏中网络访问时延控制在3毫秒内,苏北网络访问时延控制在5毫秒内,吸引了阿里、百度、字节跳动等互联网企业纷纷落地。中国移动长三角(苏州)云计算中心IDC专家瞿丰介绍,“很多企业都会有数据存储和计算的需求,如果自己建数据中心需要大量的资金投入,但是通过购买‘算力服务’帮助他们完成数据存储和计算,可以减少因企业自建数据中心产生的能耗。”
以中国移动“绿色桌面云”为例。“如果一个企业80台办公终端,相比部署传统电脑终端,通过‘绿色桌面云’可节省算力成本50%,算力效果提升5倍。”据江苏移动相关工作人员介绍,“绿色桌面云”目前服务4500家省内企业,累计接入终端10万台,节省算力成本达2.5亿,节约电源能耗1460万度/年,减少碳排放1455千克二氧化碳。
中国移动长三角(苏州)数据中心一、二期俯瞰图
江苏地处长三角区域,具有靠近上海的区位优势,发达的交通水平、庞大的人口,以及政务、金融、制造、医疗、教育等行业数字化进程的加快,带来了丰富的产业应用需求,近年来江苏的数据中心规模逐渐攀升。
但除了能耗以及土地资源对新建数据中心的挑战外,目前我国已经建成的数据中心总体上仍然处在“小而散”的粗放发展阶段,面临大型数据中心占比低,机架利用率低迷、向全社会的外溢作用不明显,人才短缺、运维能力跟不上建设速度等挑战。
针对数据中心面临的普遍痛点,国家层面,工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021年-2023年)》明确规定,引导新型数据中心集约化、智能化建设,稳步提高数据中心单体规模和单机架效率,加速建立形成技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心格局。
在地方层面,短期内,主要是对数据中心建设提出要求——江苏省工信厅印发的《江苏省新型数据中心统筹发展实施意见》中提到,到2023年底,数据中心机架规模年均增速保持在20%左右,平均利用率提升到65%,全省新型数据中心比例不低于30%,高性能算力占比达10%,新建大型及以上数据中心电能利用效率(PUE)降低到1.3以下。
更长时期内,更加注重数据中心的实际应用——到2025年底,江苏全省数据中心机架规模达70万标准机架,新型数据中心占比进一步提升,算力算效水平显著提高,网络质量明显优化,能效水平稳步提升,可再生能源利用率逐步提高,基本形成“双核三区四基地”发展布局体系和算力体系完备、产业发展领先、资源利用高效、绿色技术普及的发展格局,对数字经济形成有力支撑。
中国移动长三角(苏州)数据中心内部机架
“数据中心建设要坚持需求引领、创新发展,绿色低碳、安全可靠四个原则。”江苏省工信厅大数据产业处相关领导表示,未来的数据中心,是具有高技术、高算力、高能效、高安全特征的新型数据中心,可以汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用,成为与网络、云计算融合发展的关键基础设施。