“双碳”目标下绿色节能数据中心的节能降耗之路

随着数字经济的发展和国家东数西算工程的推进,数据中心行业也在快速发展。数字时代,算力是重要支撑,数据中心作为算力网络的底座为数字经济的发展起到支撑的作用,同时作为能耗最多的行业之一,在国家“双碳”战略下,如何节能降耗成为数据中心发展的重要议题之一。

根据2023年上半年工信部发布数据显示,我国在用数据中心机架总规模超过760万标准机架,服务器规模超过2000万台,算力总规模达到每秒1.97万亿亿次浮点运算(197EFLOPS),位居全球第二。然而,随着数据中心规模不断庞大,能耗问题也日益严重,为助推产业转型升级,赋能科技创新进步,绿色数据中心是数据中心发展的必由之路,近年来,国家和各级政府出台了多项相关指导政策,着力推动算力基础设施高质量发展。

一、关于绿色数据中心最新政策解读

1.2023年12月29日,国家发展改革委等部门发布关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见,意见指出:

(1)要统筹推动算力与绿色电力的一体化融合,促进数据中心节能降耗,推动数据中心备用电源绿色化,加强全链条节能管理,严格节能审查、节能监察,提升数据中心能源利用效率和可再生能源利用率;

(2)持续开展绿色数据中心建设,加强数据中心智慧能源管理,开展数据中心用能监测分析与负荷预测,优化数据中心电力系统整体运行效率;

(3)支持采用合同能源管理等方式对高耗低效数据中心整合改造,强化废旧服务器及电子设备的无害化处理,提升算力废弃物绿色回收与循环再利用水平;

(4)推进数据中心用能设备节能降碳改造,推广液冷等先进散热技术。优化数据中心负荷运行时段,提升数据中心等负荷的柔性调节响应能力。推动数据中心备用电源绿色化。加强全链条节能管理,严格节能审查、节能监察,提升数据中心能源利用效率和可再生能源利用率。

2.2023年12月19日,深圳市工业和信息化局印发《深圳市算力基础设施高质量发展行动计划(2024-2025)》,旨在到2025年将深圳建设成为具有先进算力基础设施的标杆城市。具体包括全市基本形成空间布局科学合理,规模体量与极速先锋城市建设需求相匹配,计算力、运载力、存储力及应用赋能等方面与数字经济高质量发展相适应,绿色低碳和自主可控水平显著提升的先进算力基础设施布局,构建通用、智能、超算和边缘计算协同发展的多元算力供给体系,打造“多元供给、强算赋能、泛在连接、安全融通”的中国算网城市标杆。

3.自12月1日起,我国正式实施《信息技术服务数据中心业务连续性等级评价准则》,该准则为数据中心业务连续性提供了清晰的量化标准,将数据中心业务连续性划分为五个等级,从低到高依次为起始级、发展级、稳健级、优秀级和卓越级,确保了数据中心的业务连续性和安全稳定性。

4.2023年12月15日,安徽省数据资源管理局发布关于印发《安徽省数字基础设施建设发展三年行动方案(2023—2025年)》通知,提出要积极构建城市内的边缘算力供给体系,支撑边缘数据的计算、存储和转发,提升算力能效碳效水平。鼓励对算力基础设施强化绿色设计,优化设备配置,加快液冷、自然冷源、电力模块等新技术应用。优化算力基础设施电能利用效率(PUE)、水资源利用效率(WUE)、碳利用效率(CUE)等,推动软件层、IT层、基础设施层协同联动节能,优化业务总能耗。

二、建设绿色数据中心的几个思路

想要建设绿色节能数据中心,就必须清楚其能耗组成,典型数据中心能耗主要由四大块组成:(1)占数据中心总能耗约 50%的 IT 设备系统,(2)是占数据中心总能耗约 37%的空调系统,(3)占数据中心总能耗约 10%的 UPS 供配电系统,(4)剩余的3%属于辅助照明系统。

由此可知,绿色数据中心的节能设计,在满足业务需要和安全运行的前提下, 应集中在 IT 设备、空调系统节能、 电源系统和照明系统节能等四个方面进行节能措施和思路的探索。

(1)优化硬件配置:在设计绿色数据中心时,需要优化硬件配置,包括选用高效、低能耗的服务器、存储和网络设备,以及合理配置设备数量和负载,以实现数据中心的节能减排。

(2)引入智能化管理:通过引入智能化管理,可以实现对数据中心的远程监控和管理,提高数据中心的运行效率和管理水平,同时降低人力成本。

(3)考虑安全性与可靠性:在设计绿色数据中心时,需要考虑数据的安全性和可靠性,包括备份与恢复机制、容灾能力、物理安全等,以确保数据中心的安全稳定运行。

面向未来,绿色低碳成为经济社会发展的共识,在“双碳”目标大背景下,数据中心作为数字经济时代的核心基础设施和国家战略资源,要利用好国家政策,打造绿色、极简、智能、安全、面向未来的数据中心,让每一瓦特承载更多算力,牵引行业加速迈向数字能源新时代。

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