數(shù)據(jù)中心的用能量到底有多大？

7月以來(lái)，我國(guó)多個(gè)超級(jí)數(shù)據(jù)中心落地。

7月3日，騰訊清遠(yuǎn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心正式開(kāi)服，整個(gè)數(shù)據(jù)中心集群規(guī)劃容納服務(wù)器超過(guò) 100 萬(wàn)臺(tái)，據(jù)稱，該數(shù)據(jù)中心是華南地區(qū)最大的數(shù)據(jù)中心集群。

7月31日，阿里云宣布，位于南通、杭州和烏蘭察布的三座超級(jí)數(shù)據(jù)中心正式落成。數(shù)據(jù)中心將新增超百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，輻射京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳三大經(jīng)濟(jì)帶。

作為集中儲(chǔ)存和處理數(shù)據(jù)的設(shè)施，數(shù)據(jù)中心需依托服務(wù)器全年不間斷運(yùn)行以向互聯(lián)網(wǎng)用戶提供服務(wù)，并需要空調(diào)等輔助制冷設(shè)備，維持其可靠運(yùn)行。因此，數(shù)據(jù)中心對(duì)電能的消耗量巨大。

那么，數(shù)據(jù)中心的用電能量到底有多大？未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，超級(jí)數(shù)據(jù)中心仍將不斷落地，這是否會(huì)帶來(lái)較大的用電需求？

數(shù)據(jù)中心的用能問(wèn)題，一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)中心的電能消耗主要包括IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他設(shè)施（包括安防設(shè)備、滅火、防水、傳感器以及相關(guān)數(shù)據(jù)中心建筑的管理系統(tǒng)等）。

其中，IT設(shè)備主要指服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等負(fù)責(zé)進(jìn)行信息交換存儲(chǔ)的設(shè)備，是數(shù)據(jù)中心總能耗的大頭，約總體用能的40%左右。

華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教授張素芳認(rèn)為，今年以來(lái)，新冠肺炎疫情使線上服務(wù)、線上教育、線上辦公等業(yè)務(wù)需求驟增。由此可以預(yù)見(jiàn)，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將超過(guò)原有預(yù)測(cè)水平，其電力需求也將出現(xiàn)增長(zhǎng)。

從數(shù)量上看，預(yù)計(jì)至2020年底，大型及以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量將達(dá)到498萬(wàn)個(gè)，預(yù)計(jì)2025年，大型及以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量將達(dá)到802萬(wàn)個(gè)。

從地理分布看，廣東、上海、北京、浙江等經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的區(qū)域，大型及以上數(shù)據(jù)中心總機(jī)數(shù)占比較大。由于政策和可再生資源優(yōu)勢(shì)等因素，內(nèi)蒙古、貴州等區(qū)域綠色數(shù)據(jù)中心數(shù)量也有所增加。

中國(guó)信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所數(shù)據(jù)中心研究部高級(jí)業(yè)務(wù)主管吳美希撰文指出，一般觀念里面對(duì)于耗電都是只講“總數(shù)”不講“邊際”，數(shù)據(jù)中心耗電的“總數(shù)”看似龐大，其實(shí)從“邊際”的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)中心確實(shí)通過(guò)努力在逐漸摘掉“能耗大戶”的帽子。

隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的快速增長(zhǎng)，用電量勢(shì)必也會(huì)隨之增長(zhǎng)，但兩者并不一定能呈現(xiàn)出正比例的線性關(guān)系。也就是說(shuō)，用電量或?qū)㈦y以呈現(xiàn)類似數(shù)據(jù)中心的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

要弄清兩者之間的關(guān)聯(lián)，首先要了解一個(gè)概念，即PUE，Power Usage Effectiveness（電源使用效率），這是國(guó)際上通行的衡量數(shù)據(jù)中心電源使用效率的指標(biāo)。

不同數(shù)據(jù)中心，假設(shè)其服務(wù)器能耗相同，PUE值越低，數(shù)據(jù)中心在冷卻及其他輔助系統(tǒng)的能耗就越低，總能耗越低。

2020年初，《Science》雜志刊登論文《重新校準(zhǔn)全球數(shù)據(jù)中心能耗估算》現(xiàn)實(shí)，全球數(shù)據(jù)中心的PUE值在降低。具體看，與2010年相比，2018年全球數(shù)據(jù)中心計(jì)算實(shí)例增加了550%，而同期，全球數(shù)據(jù)中心的耗電量?jī)H增加了6%。

和國(guó)外類似，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的能耗也呈現(xiàn)逐漸逐年下降的趨勢(shì)。

2013年前，全國(guó)對(duì)外服務(wù)型數(shù)據(jù)中心平均PUE值在2.5左右，而到2019年底，全國(guó)對(duì)外服務(wù)型數(shù)據(jù)中心平均PUE值近1.6。

PUE值為什么會(huì)降低？以下兩點(diǎn)是主要原因。

一是規(guī)模變化。

近年，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模從小而散轉(zhuǎn)向了大型集中。2013年以前，全國(guó)大型以上數(shù)據(jù)中心的數(shù)量較少，而到了2019年，大型以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模占比達(dá)到70%左右。這類數(shù)據(jù)中心（如前文提到的超級(jí)數(shù)據(jù)中心）體量大，可通過(guò)集約有效的管理，實(shí)現(xiàn)能耗的優(yōu)化。

二是技術(shù)提升。

我國(guó)數(shù)據(jù)中心主要通過(guò)簡(jiǎn)化供電架構(gòu)、引入冷卻技術(shù)、優(yōu)化能源管理等方式，對(duì)能耗進(jìn)行優(yōu)化。制冷技術(shù)在其中的應(yīng)用最為亮眼。阿里云近年的開(kāi)發(fā)的幾大超級(jí)數(shù)據(jù)中心，就根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，利用浸沒(méi)式液冷、河源水冷或自然風(fēng)冷，以減少相關(guān)能耗、降低PUE值。其中，利用浸沒(méi)式液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，其PUE值可以達(dá)到1.07左右。

即便PUE值已經(jīng)明顯降低，但隨著數(shù)據(jù)中心落地，用電量仍然會(huì)呈現(xiàn)一定上升。因此，如何通過(guò)技術(shù)水平和先進(jìn)能源管理手段，進(jìn)一步優(yōu)化增加的電量，讓數(shù)據(jù)中心更綠色、更節(jié)能，將是未來(lái)各方需要考慮的問(wèn)題。
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