一文詳解東數(shù)西算下綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排十大技術(shù)、八大趨勢

ODCC | 數(shù)據(jù)中心 | 東數(shù)西算

高效冷卻 | 綠色數(shù)據(jù) | 智算中心

隨著深度學(xué)習(xí)、生命科學(xué)、數(shù)字孿生、算力融合、遙感測繪、航天行業(yè)、東數(shù)西算的快速發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求越來越高。昨日，2022 ODCC開放數(shù)據(jù)中心峰會(huì)成功召開，大會(huì)聚集廣大數(shù)據(jù)中心研究者一起討論交流。

ODCC 2022開放數(shù)據(jù)中峰會(huì)亮點(diǎn)

信通院發(fā)展司副司長陳家春在致辭中表示，在各界共同努力下，我國算力基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)夯實(shí)、算力產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)完善、算力基礎(chǔ)設(shè)施能效穩(wěn)中向好。在算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面提出了要進(jìn)一步加快算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展、深化產(chǎn)業(yè)協(xié)同開放合作四點(diǎn)建議，推動(dòng)算力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

信通院發(fā)展司司長聞庫在致辭中指出，當(dāng)前我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)已形成“政府高度重視、業(yè)界積極推進(jìn)”的良好局面，為滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求，期望開放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會(huì)從完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)融合三方面努力，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心充分發(fā)揮對數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用。

信通院院長余曉暉在致辭中總結(jié)了我國算力和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的重要性及發(fā)展態(tài)勢，提出當(dāng)前數(shù)據(jù)中心發(fā)展要重點(diǎn)考慮算力優(yōu)化配置、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、綠色低碳等三個(gè)方向，中國信通院將繼續(xù)推進(jìn)前瞻性系統(tǒng)性和針對性研究，持續(xù)助力政策落地實(shí)施，促進(jìn)我國數(shù)據(jù)中心算力和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)向更高水平發(fā)展。

此外，峰會(huì)上發(fā)布了ODCC 2022年55項(xiàng)系列研究成果，覆蓋服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算、新技術(shù)與測試、智能監(jiān)控與管理以及安全等領(lǐng)域。在光輝時(shí)刻環(huán)節(jié)，大會(huì)公布了DC-Tech數(shù)據(jù)中心低碳等級(jí)、綠色等級(jí)、算力等級(jí)、服務(wù)能力等級(jí)、可靠性等級(jí)、智能化運(yùn)營等級(jí)、智能運(yùn)維機(jī)器人、算力強(qiáng)基行動(dòng)評估結(jié)果，及ODCC2022“閃耀之選”“匠心之作”“非凡之星”“精誠之助”等榮譽(yù)。

綠色數(shù)據(jù)中心高效冷卻及配套產(chǎn)品

一、高彈性冷卻技術(shù)

通過定制空調(diào)盤管墻和風(fēng)扇墻置于服務(wù)器機(jī)柜后部，根據(jù)需求統(tǒng)一制冷、控制，通過創(chuàng)新的氣流組織減少風(fēng)阻和局部熱點(diǎn)，使得制冷效率大幅提升。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。華東地區(qū)某數(shù)據(jù)中心采用阿里云計(jì)算有限公司的產(chǎn)品作為機(jī)房散熱方案，能耗較傳統(tǒng)冷凍水精密空調(diào)降低70%，從而提高IT產(chǎn)出4%。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到20%。

高彈性冷卻技術(shù)

二、“冰川”相變冷卻系統(tǒng)

以氣泵、液泵、蒸發(fā)冷凝器和并聯(lián)末端為硬件基礎(chǔ)，加以AI智能控制，靈活滿足數(shù)據(jù)中心的制冷需求。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。年均制冷負(fù)載系數(shù)（CLF）可達(dá)0.035，單機(jī)柜最大支持功率可達(dá)30千瓦以上。河北保定某云計(jì)算數(shù)據(jù)中心使用北京百度網(wǎng)訊科技有限公司產(chǎn)品，為200個(gè)功率密度10千瓦的機(jī)柜提供制冷，“冰川”相變冷卻系統(tǒng)具體配置為6+1，單系統(tǒng)的制冷量為350千瓦。制冷部分年節(jié)電272萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來3年市場占有率可達(dá)到30%～40%。

“冰川”相變冷卻系統(tǒng)

三、噴淋液冷系統(tǒng)

通過將低溫冷卻液送入服務(wù)器精準(zhǔn)噴淋芯片等發(fā)熱單元帶走熱量，冷卻液返回液冷冷卻液分配單元（CDU）與冷卻水換熱處理為低溫冷卻液后再次進(jìn)入服務(wù)器噴淋，冷卻液全程無相變。液冷CDU的冷卻水由冷卻塔和冷水機(jī)組提供。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心滿載運(yùn)行時(shí)，電能使用效率（PUE）值低至1.07，全年平均PUE值處于1.1以下，節(jié)電率達(dá)50%以上，單體機(jī)架功率集成可達(dá)50千瓦以上。上海某數(shù)據(jù)中心使用廣東合一新材料研究院有限公司產(chǎn)品，配備12個(gè)機(jī)架，每機(jī)架額定功率32千瓦，總功率384千瓦，采用噴淋液冷技術(shù)，年節(jié)電196.22萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到10%。

噴淋液冷系統(tǒng)工作原理圖

四、節(jié)能節(jié)水型冷卻塔技術(shù)

在傳統(tǒng)橫流式冷卻塔的基礎(chǔ)上，應(yīng)用低氣水比技術(shù)路線，降低冷卻塔耗能比，同時(shí)減少漂水。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心，缺水地區(qū)不適宜使用。耗電比在0.030千瓦/（立方米/小時(shí)）以下，漂水率小于0.010%。某數(shù)據(jù)中心使用湖南元亨科技股份有限公司產(chǎn)品，配置4臺(tái)冷卻水量800立方米/小時(shí)的元亨節(jié)能節(jié)水冷卻塔，年節(jié)電26.1萬千瓦時(shí)，節(jié)水1.1萬噸。預(yù)計(jì)未來5年市場規(guī)模將增長至8億元/年。

節(jié)能節(jié)水型冷卻塔技術(shù)

五、浸入式散熱數(shù)據(jù)中心

由密封的液冷機(jī)柜、內(nèi)部循環(huán)模組、換熱冷卻設(shè)備、內(nèi)外控制設(shè)備等組成。IT設(shè)備完全浸沒在單相導(dǎo)熱液中，通過單相導(dǎo)熱液直接對發(fā)熱元件進(jìn)行熱交換，升溫的導(dǎo)熱液再通過外部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行二次熱交換，冷卻后回流到機(jī)柜內(nèi)部，達(dá)到控溫效果。某數(shù)據(jù)中心購買蘭洋（寧波）科技有限公司10臺(tái)浸入式散熱數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，并定制無須散熱硬件的服務(wù)器，該數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備負(fù)載約500千瓦，使用后，年節(jié)電341.65萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到60%。

浸入式散熱數(shù)據(jù)中心

六、數(shù)據(jù)中心用DLC浸沒式液冷技術(shù)

通過將IT設(shè)備浸沒在冷卻液里并直接將熱量傳遞給冷卻液，冷卻液吸收熱量后通過液冷主機(jī)與水循環(huán)系統(tǒng)換熱，水循環(huán)系統(tǒng)將熱量帶到外部換熱設(shè)備（如冷卻塔、空冷器等）并散發(fā)到空氣中，即完成一次液冷系統(tǒng)的散熱循環(huán)。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心使用浸沒式液冷技術(shù)，平均PUE值可達(dá)到1.1。上海某數(shù)據(jù)中心使用深圳綠色云圖科技有限公司的直接浸沒式液冷產(chǎn)品，部署了504個(gè)機(jī)柜，單個(gè)機(jī)柜功率為11千瓦，年節(jié)電728.6萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到8%。

數(shù)據(jù)中心用DLC浸沒式液冷技術(shù)

七、數(shù)據(jù)中心高效液冷技術(shù)及其基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品

數(shù)據(jù)中心高效液冷技術(shù)及其基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品通過采用浸沒式相變液冷技術(shù)，對傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心進(jìn)行系統(tǒng)化變革，節(jié)省原冷卻系統(tǒng)約80%的能耗，PUE＜1.2，單機(jī)柜部署密度＞100千瓦，可從冷卻性能、功耗、環(huán)境效益等綜合效能方面加快推進(jìn)數(shù)據(jù)中心綠色生態(tài)化建設(shè)步伐。適用于新建和節(jié)能改造的數(shù)據(jù)中心。北京某中心采用曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)（北京）股份有限公司產(chǎn)品的88套“1拖2”液冷相變計(jì)算單元后，機(jī)房配電容量28兆伏安，機(jī)房面積僅800平方米，整體系統(tǒng)僅冷卻部分年節(jié)電0.5億千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到50%。

數(shù)據(jù)中心高效液冷技術(shù)及其基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品

八、機(jī)房濕膜加（除）濕技術(shù)

機(jī)房濕膜加（除）濕技術(shù)的加濕方式為機(jī)房干熱空氣通過濕膜時(shí)，被加濕、降溫和凈化，除濕方式為輸送機(jī)房相對濕潤的空氣通過換熱器冷凝除濕。智能控制器實(shí)現(xiàn)對濕度的控制。與傳統(tǒng)紅外加濕和電極加濕技術(shù)相比，濕膜加（除）濕機(jī)節(jié)能率可達(dá)90%以上。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。浙江某數(shù)據(jù)中心使用四川斯普信信息技術(shù)有限公司產(chǎn)品后，年節(jié)電158.9萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年實(shí)現(xiàn)推廣量10000臺(tái)。

機(jī)房濕膜加（除）濕技術(shù)

九、數(shù)據(jù)中心循環(huán)冷卻水節(jié)能技術(shù)

數(shù)據(jù)中心循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)是應(yīng)用智慧算法控制冷卻水水質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，通過降低冷卻水供水水溫和制冷機(jī)趨近溫度的方式，降低制冷機(jī)的制冷單位能耗。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心，降低整站能耗5%～10%左右。某數(shù)據(jù)中心，使用天津鯤飛環(huán)?？萍加邢薰井a(chǎn)品，年節(jié)電132.17萬千瓦時(shí)，年節(jié)水830噸。預(yù)計(jì)未來3年市場占有率可達(dá)到20%。

數(shù)據(jù)中心循環(huán)冷卻水節(jié)能技術(shù)

十、數(shù)據(jù)中心冷卻用高效通風(fēng)機(jī)

數(shù)據(jù)中心冷卻用高效通風(fēng)機(jī)采用優(yōu)化葉片，整體優(yōu)化流場同時(shí)電機(jī)速度可控效率高，在寬載荷、寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持高效低耗，適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心，適用信息設(shè)備負(fù)載率范圍為25%～100%。北京某數(shù)據(jù)中心使用威海克萊特菲爾風(fēng)機(jī)股份有限公司產(chǎn)品進(jìn)行改造，目前已運(yùn)行5年，安全可靠無故障，單臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)電約7200千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到30%以上。

數(shù)據(jù)中心冷卻用高效通風(fēng)機(jī)

高效系統(tǒng)集成及高效IT 技術(shù)產(chǎn)品

一、整機(jī)柜服務(wù)器

采用48伏供電方案和雙輸入電源模塊架構(gòu)、虹吸散熱技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)并獨(dú)立機(jī)柜監(jiān)控單元（RMC）。IT部分采用池化設(shè)計(jì)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)分離設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展。某數(shù)據(jù)中心使用北京百度網(wǎng)訊科技有限公司整機(jī)柜服務(wù)器產(chǎn)品，共采用20多個(gè)機(jī)柜，300多個(gè)服務(wù)器。單節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)功耗節(jié)省18瓦以上，單節(jié)點(diǎn)供電部分年節(jié)電157千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)應(yīng)用10萬節(jié)點(diǎn)以上。

二、全介質(zhì)多場景大數(shù)據(jù)存算一體機(jī)

采用基于模塊化轉(zhuǎn)籠式光盤庫設(shè)計(jì)技術(shù)、單次多光盤快速抓取裝置設(shè)計(jì)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全和節(jié)能。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心。某信息中心使用北京中科開迪軟件有限公司產(chǎn)品，自2018年9月項(xiàng)目交付至今，系統(tǒng)保持無故障運(yùn)行，設(shè)計(jì)藍(lán)光存儲(chǔ)規(guī)模1PB，用于歸檔等冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。采用藍(lán)光存儲(chǔ)相比磁盤存儲(chǔ)，年節(jié)電2萬千瓦時(shí)，節(jié)電80%以上。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到70%。

原理結(jié)構(gòu)拆分圖

三、預(yù)制式微模塊數(shù)據(jù)中心技術(shù)

預(yù)制式微模塊數(shù)據(jù)中心技術(shù)包含L0+L1融合預(yù)制方案和L1預(yù)制方案。L0+L1融合預(yù)制方案將模塊化數(shù)據(jù)中心與裝配式建筑相結(jié)合，工程產(chǎn)品化，可6個(gè)月完成1000柜業(yè)務(wù)上線（不含設(shè)計(jì)時(shí)間）。L1智能微模塊數(shù)據(jù)中心方案集IT機(jī)柜、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、照明、布線、安防系統(tǒng)等于一體，集成人臉識(shí)別等一系列智能特性。某北方數(shù)據(jù)中心采用華為技術(shù)有限公司提供的1100個(gè)L0+L1融合預(yù)制模塊，實(shí)際運(yùn)行年均PUE達(dá)到1.15，年節(jié)電6339萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到35%。

四、模塊化數(shù)據(jù)中心（微模塊）

基于能效管理技術(shù)、冷電聯(lián)動(dòng)節(jié)能技術(shù)、智能化運(yùn)維管理技術(shù)等，降低制冷系統(tǒng)能耗及供配電系統(tǒng)損耗，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能自動(dòng)化調(diào)優(yōu)，減少運(yùn)維工程師干預(yù)，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行維護(hù)成本，最高可節(jié)省超過30%的運(yùn)營費(fèi)用。廣州某數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目使用科華數(shù)據(jù)股份有限公司的數(shù)據(jù)微模塊產(chǎn)品，啟用120套微模塊，微模塊電能使用效率（PUE）≤1.23，年可節(jié)省電費(fèi)8916.8萬元。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到15%以上。

五、微型液冷邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心

由微型液冷機(jī)柜、二次冷卻設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、硬件資源管理平臺(tái)等組成。將不需要風(fēng)扇的IT設(shè)備完全浸沒在注滿冷卻液的液冷機(jī)柜中，使熱量直接傳遞給冷卻液，再通過小功率變頻循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)，將冷卻液循環(huán)到板式換熱器與冷媒系統(tǒng)換熱，冷媒系統(tǒng)將換取的熱量帶到二次冷卻設(shè)備，通過風(fēng)機(jī)將熱量散發(fā)到空氣中去。適用于新建和改造的數(shù)據(jù)中心，PUE值可低至1.1。某融媒公司使用深圳綠色云圖科技有限公司的液冷產(chǎn)品，IT設(shè)備規(guī)模100千瓦，年節(jié)電8.76萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到8%。

技術(shù)原理圖

六、池式模塊化數(shù)據(jù)中心

以整體機(jī)房建設(shè)為理念，由機(jī)柜系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、監(jiān)控軟硬件系統(tǒng)以及氣流管理系統(tǒng)組成，機(jī)柜系統(tǒng)為強(qiáng)抗震及高靜動(dòng)載能力IT設(shè)備柜，供配電系統(tǒng)由UPS、電池及精密配電柜組成，熱能管理系統(tǒng)由節(jié)能制冷空調(diào)系統(tǒng)組成，監(jiān)控軟件系統(tǒng)為成套設(shè)備綜合軟硬件系統(tǒng)，氣流管理對氣流進(jìn)行有效遏制，各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，現(xiàn)場快速組裝模式。上海某數(shù)據(jù)中心使用深圳市艾特網(wǎng)能技術(shù)有限公司的3個(gè)池式模塊單元，項(xiàng)目整體年能耗約為250萬千瓦時(shí)，比其他技術(shù)方式年節(jié)電200萬千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來3年市場占有率可達(dá)到40%。

七、機(jī)柜式模塊數(shù)據(jù)中心

機(jī)柜式模塊化數(shù)據(jù)中心包含承載及通道封閉系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、環(huán)境管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)、照明及可視化系統(tǒng)。采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、預(yù)制化方式。具有提高數(shù)據(jù)中心整體運(yùn)營效率，快速部署、彈性擴(kuò)展和綠色節(jié)能的特點(diǎn)。某省金融網(wǎng)點(diǎn)使用深圳市艾特網(wǎng)能技術(shù)有限公司方案配置3~5個(gè)全封閉機(jī)柜，單臺(tái)制冷量3.5千瓦機(jī)架式變?nèi)萘靠照{(diào)，有效降低制冷能耗。其中模塊內(nèi)空調(diào)全年運(yùn)行耗電量約占傳統(tǒng)機(jī)房空調(diào)的61%，年節(jié)電4802千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)未來5年市場占有率可達(dá)到19%。

綠色數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展的八大趨勢

一、低碳化

“碳中和”成當(dāng)今世界最為緊迫的使命，世界主要經(jīng)濟(jì)體陸續(xù)做出承諾并付諸行動(dòng)。其中，歐盟、日本、韓國等提出在 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和；中國提出 2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和；印度提出在2070 年實(shí)現(xiàn)碳中和。在“碳中和”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心行業(yè)將產(chǎn)生深刻變革，數(shù)據(jù)中心低碳化成為必然趨勢，清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用，疊光疊儲(chǔ)、余熱回收等節(jié)碳技術(shù)在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用將普遍化。

二、可持續(xù)性發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展并不等于低碳或者零碳，廣義的可持續(xù)發(fā)展還需從環(huán)境、社會(huì)和公司治理(ESG)三個(gè)方面綜合考量。對數(shù)據(jù)中心而言，主要體現(xiàn)在對能源、資源的利用效率及對環(huán)境影響。在具體的衡量指標(biāo)上，數(shù)據(jù)中心將從以往的唯PUE論，向PUE、可再生能源利用率、水資源利用效率(WUE)、碳利用效率(CUE)、空間利用效率(SUE)、市電利用效率(GUE)、材料回收率及全生命周期污染物排放等綜合指標(biāo)轉(zhuǎn)變。

三、高密化

隨著芯片、服務(wù)器的算力和功耗持續(xù)提升，芯片2~3年迭代，未來五年單IT機(jī)柜功率密度將從當(dāng)前的6~8kW向12~15kW演進(jìn)。同時(shí)，未來云數(shù)據(jù)中心將成為主要場景，預(yù)計(jì)到2025年占比將超過70%，面對云計(jì)算業(yè)務(wù)帶來的數(shù)據(jù)量和計(jì)算量的爆發(fā)式增長，在動(dòng)據(jù)中心資源尤其是一線城市資源日趨緊張的情況下，只有通過提高機(jī)房單位面積內(nèi)的算力、存儲(chǔ)以及傳輸能力，才能最大程度發(fā)揮數(shù)據(jù)中心的價(jià)值。因此，預(yù)計(jì)到2025年，單機(jī)柜功率密度12~15kW將成為主流。

另一方面，隨著AI、超算等技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，自帶高密度屬性的人工智能計(jì)算中心、超算中心等也將迎來建設(shè)高湖，推動(dòng)高密化發(fā)展趨勢。

四、快速部署

目前，超過一半的云數(shù)據(jù)中心TTM 為12~18個(gè)月，無法匹配“云”的快速響應(yīng)需求，而數(shù)據(jù)中心由支撐系統(tǒng)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)系統(tǒng)，需要像“云”一樣快速上線，實(shí)現(xiàn)極致 TTM。

1、業(yè)務(wù)需求短時(shí)爆發(fā)要求更快的響應(yīng)速度

數(shù)據(jù)中心是重資產(chǎn)投資，對于Colo 行業(yè)，大型數(shù)據(jù)中心先有租戶，再建設(shè)數(shù)據(jù)中心成為主流。而互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)快速爆發(fā)的特征，如抖音三年內(nèi)覆蓋到全球 155個(gè)國家，單個(gè)季度最高新增用戶數(shù)達(dá)到1.88億，這這種情況下，很多租戶要求千柜級(jí)的數(shù)據(jù)中心交付周期縮短到1年甚至更短。在這種形式下，傳統(tǒng)建設(shè)速度，難以匹配業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

2、快速部署需求推動(dòng)預(yù)制化和模塊化成為重要選擇

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式是土建、供電、制冷等系統(tǒng)串行施工，要等上一個(gè)環(huán)節(jié)全部驗(yàn)收后，施工流程才能順利往下走，同時(shí)不同環(huán)節(jié)由不同的廠商分包，現(xiàn)場“攢機(jī)”，導(dǎo)致現(xiàn)場施工單位和施工人員繁雜，現(xiàn)場管理難度大，難以保障建設(shè)周期和最終質(zhì)量。

預(yù)制化和模塊化是將原本串行的流程變?yōu)椴⑿?，采用模塊化設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)中心分解成多個(gè)預(yù)制化箱體在工廠進(jìn)行預(yù)制組裝供配電、制冷等子系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，各個(gè)模塊品質(zhì)如一，多系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)并在出廠前完成全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測試，確保高質(zhì)量和高可靠性。與此同時(shí)，項(xiàng)目現(xiàn)場完成園區(qū)土建準(zhǔn)備，現(xiàn)場只需完成極簡施工，大大降低現(xiàn)場管理難度及施工風(fēng)險(xiǎn)，且在施工階段顯著減少建筑垃圾，僅需6~9個(gè)月即可完成1000個(gè)機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心建設(shè)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的流程，將復(fù)雜的工程變成統(tǒng)一的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)云數(shù)據(jù)中心的可見即可得。

五、全面鋰電

儲(chǔ)能(電池)是數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的后盾，在電網(wǎng)中斷或故障時(shí)，能夠保證高質(zhì)量的不間斷供電。鋰離子電池相對傳統(tǒng)鉛酸電池，具備壽命長、占地小、承重要求低、智能化程度高、更加環(huán)保等特點(diǎn)，因此“鋰進(jìn)鉛退”已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢和潮流。

1、鋰電滲透率提升，將加速鋰電推廣進(jìn)程

電力供給的穩(wěn)定、安全作為數(shù)據(jù)中心強(qiáng)需求，往往配備2N甚至更高標(biāo)準(zhǔn)的UPS及電池室，以支撐在斷電情況下，至少10分鐘甚至更高的持續(xù)供電能力。鉛酸電池一直以來長期占據(jù)數(shù)據(jù)中心供備電系統(tǒng)的主導(dǎo)地位，但其應(yīng)用瓶頸曰趨嚴(yán)重，存在能量密度低、占地面積大、使用壽命短、故障定位難等問題。對比傳統(tǒng)鉛酸電池，鋰電池在使用壽命、占地空間和環(huán)境耐受等方面優(yōu)勢突出，并且隨著鋰電在能量密度和安全性能的持續(xù)提升，鋰電在數(shù)據(jù)中心的推廣應(yīng)用將加速進(jìn)行。咨詢機(jī)構(gòu) Frost & Sullivan 分析認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心鋰電將迎來快速增長期，2020 年至2025期間，數(shù)據(jù)中心鋰電應(yīng)用占比將由15%顯著上升至38.5%。

2、鋰電儲(chǔ)能循環(huán)利用能力將發(fā)揮重要價(jià)值

鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)相比鉛酸電池具備更強(qiáng)的充、放電循環(huán)能力，且循環(huán)壽命更長。在電網(wǎng)質(zhì)量惡劣的應(yīng)用場景，鉛酸電池深度循環(huán)次數(shù)僅數(shù)百次，而同樣情況下，鋰電循環(huán)次數(shù)高達(dá)數(shù)千次。隨著峰谷電價(jià)差的進(jìn)一步擴(kuò)大，鋰電儲(chǔ)能循環(huán)利用價(jià)值將得到充分體現(xiàn)，不僅數(shù)據(jù)中心可以通過峰谷電價(jià)降低成本，對電網(wǎng)整體來說也具有益處。另外，通過儲(chǔ)能削峰可有效提升可再生能源消納，提升出電率，多部署IT機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)更高的收益。

六、風(fēng)進(jìn)水退

在數(shù)據(jù)中心，除 IT 設(shè)備外，制冷系統(tǒng)能耗最大。盡可能利用自然冷源，提升制冷系統(tǒng)能效是重要方向。另外，隨著數(shù)據(jù)中心外溢到新能源富裕地區(qū)，水資源更加緊缺，傳統(tǒng)的冷凍水制冷系統(tǒng)將被替代，少水的制冷系統(tǒng)將成為主流。

藍(lán)海大腦的液冷服務(wù)器 HD210 H系列突破傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱模式，采用風(fēng)冷和液冷混合散熱模式——服務(wù)器內(nèi)主要熱源 CPU 利用液冷冷板進(jìn)行冷卻，其余熱源仍采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻。通過這種混合制冷方式，可大幅提升服務(wù)器散熱效率，同時(shí)，降低主要熱源 CPU 散熱所耗電能，并增強(qiáng)服務(wù)器可靠性。經(jīng)檢測，采用液冷服務(wù)器配套基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的數(shù)據(jù)中心年均 PUE 值可降低至 1.2 以下。

1、傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)將被逐步取代

傳統(tǒng)冷凍水解決方案在制冷過程中耗水巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國南方8MW IT 負(fù)載的數(shù)據(jù)中心年耗水量超過6.3 萬噸，足夠300戶居民使用一年。隨著國家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的實(shí)施，大量的數(shù)據(jù)中心將新建在中國北部和西部地區(qū)，而這些地區(qū)常年缺水，數(shù)據(jù)中心將從供電難轉(zhuǎn)向供水難，數(shù)據(jù)中心采用少水，甚至無水的方案已經(jīng)大勢所趨。

同時(shí)，冷凍水系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，有7大部件，交付周期半年以上，工程復(fù)雜，且交付質(zhì)量與制冷效率強(qiáng)相關(guān)，60多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，運(yùn)營運(yùn)維工作量大。

2、以間接蒸發(fā)冷卻為代表的省水制冷技術(shù)將成為主流

在碳中和背景下，低 PUE 成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)營的剛需。能夠自然冷卻的溫控系統(tǒng)，由于能夠充分利用自然冷源而減少能源消耗已經(jīng)成為行業(yè)的主流選擇。

間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)是自然冷卻的代表技術(shù)之一，它是通過外界冷風(fēng)與室內(nèi)熱風(fēng)在換熱芯內(nèi)的間接式換熱，可以在利用自然冷源的條件下，防止外部空氣對內(nèi)部環(huán)境的影響。間接蒸發(fā)冷卻具有三種工作模式:干模式、噴淋模式、混合模式。干模式不需要噴淋，不消耗任何的水資源，只有在噴淋模式和混合模式下，才會(huì)利用水的蒸發(fā)吸熱效應(yīng)的來降溫。在北方缺水地區(qū)，常年溫度較低，全年大部分時(shí)間可以運(yùn)行在干模式下，可大幅減少耗水。

目前間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，由于省水和省電的特性，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算企業(yè)，南北地區(qū)統(tǒng)一的主流制冷方案。

七、人工智能和數(shù)字化

數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來越大，數(shù)量越來越多，導(dǎo)致管理復(fù)雜度大幅提升，另一方面專業(yè)運(yùn)維人才獲取越來越難，因此提升數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化水平成為剛需；在技術(shù)側(cè)，隨著算力的提升、高清視頻以及圖片識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，使得Al 在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)用越來越廣泛；在碳中和的背景下，數(shù)字化和人工智能技術(shù)助力數(shù)據(jù)中心營維管理從聚焦能耗演進(jìn)到關(guān)注碳排，驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全生命周期碳管理，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

八、安全可信

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施作為數(shù)字底座，是海量數(shù)據(jù)承載的物理基礎(chǔ)，是信息集中處理、計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸、交換、管理的核心資源基地。也是當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵保障，因此安全性是數(shù)據(jù)中心的生命。而數(shù)據(jù)中心中基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性、安全性一直是較薄弱的環(huán)節(jié)，從數(shù)據(jù)中心解決方案角度來看，需實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)、器件級(jí)、設(shè)備級(jí)三層預(yù)測性維護(hù)，不斷提升硬件可靠性和系統(tǒng)韌性。

同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的精細(xì)化管理和控制，數(shù)字技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵系統(tǒng)中應(yīng)用越來越深入，如數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)康測系統(tǒng)，據(jù)機(jī)器實(shí)現(xiàn)了連接，將工業(yè)、技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)深度融合，網(wǎng)絡(luò)的安全可信延伸到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和底層設(shè)備。隨著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施智能化程度不斷提升，隨之面臨的網(wǎng)絡(luò)安全威脅成倍增加。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心每次受到攻擊平均損失近3000萬元。因此數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)更加重視軟件安全性、隱私性、可用性等，實(shí)施分層級(jí)防御，鞏固數(shù)中心安全可信，硬件可靠性，軟件安全性、系統(tǒng)韌性、安全性、隱私性、可用性六個(gè)特征，分層級(jí)防御，鞏固數(shù)據(jù)中心安全可信。

審核編輯 黃昊宇