“數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)字經(jīng)濟的載體和戰(zhàn)略基礎設施。”中國電信云網(wǎng)運營部總經(jīng)理劉志勇對《瞭望東方周刊》說。

 

數(shù)字化浪潮的到來，讓以IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）為核心的DICT（數(shù)據(jù)、信息技術、計算機技術、通信技術生態(tài)圈）業(yè)務成為數(shù)字經(jīng)濟的基礎和信息化發(fā)展的重要驅動力。而隨著未來5G與物聯(lián)網(wǎng)的普遍應用，整個社會帶來的數(shù)據(jù)處理需求將繼續(xù)擴增。

 

與此同時，數(shù)據(jù)中心也是耗能大戶。工信部數(shù)據(jù)顯示，截至目前，我國數(shù)據(jù)中心全年耗電量約占我國全社會用電量的2%以上。

 

新基建風起，數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，如何加快老舊數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色運營？

 

“讓智慧節(jié)能方案落地，并推廣開來。”中國電信研究院副院長陳運清告訴《瞭望東方周刊》，“人工智能可以適應未來數(shù)據(jù)中心越來越精細化和定制化的節(jié)能需求，而數(shù)據(jù)中心節(jié)能是人工智能的理想應用場景。”

 

能耗困局

 

如今驅車進入內(nèi)蒙古或者貴州省，在高速公路兩側的巨大廣告牌上，時常可以看見以“數(shù)據(jù)中心”“云經(jīng)濟”為關鍵詞的標語。

 

為什么這些新興的產(chǎn)業(yè)基礎設施偏愛落地在“偏遠”的西部？其中邏輯并不難理解，選擇背后是數(shù)據(jù)中心對節(jié)能的需求。

 

數(shù)據(jù)中心的IT設備（服務器、交換機等）要正常運轉，就需要一個相對穩(wěn)定而低溫的環(huán)境。貴州省天然低日照，溫度和濕度有利于數(shù)據(jù)中心的建設與運營；內(nèi)蒙古不僅氣溫較低，同時還有太陽能和風力發(fā)電等優(yōu)越的綠色能源供應條件，適于數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展的需要。

 

不過，節(jié)能方案不能只依靠區(qū)域自然條件。

 

“超大城市、大城市是數(shù)據(jù)需求最大的地方。”劉志勇說，在北上廣深等熱點區(qū)域建設大型數(shù)據(jù)中心是這些城市發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的剛需，而數(shù)據(jù)中心資源則相對緊缺，已建設的數(shù)據(jù)中心資源利用率較高。

 

顯然，上述的熱點區(qū)域，并不具有節(jié)能的自然條件優(yōu)勢。

 

那么，數(shù)據(jù)中心的能耗到底有多大？據(jù)國際環(huán)保組織綠色和平與華北電力大學發(fā)布的《點亮綠色云端：中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》，2018年，我國數(shù)據(jù)中心用電總量為1608.89億千瓦時，這已超過了當年上海全社會用電總量（1566.7億千瓦），占中國全社會用電量的2.35%，占第三產(chǎn)業(yè)用電量的14.9%。

 

劉志勇表示，根據(jù)預測，2020年國內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量約為2045億千瓦時，占社會用電量的2.7%，2025年這一數(shù)據(jù)將達到約3950億千瓦時，占全社會用電量的4.1%。

 

要發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，就需要數(shù)據(jù)中心這一新型基礎設施的支撐，在電力仍主要依賴于化石燃料的當下，數(shù)據(jù)中心能耗的巨大，使得看上去“無煙”的數(shù)字經(jīng)濟，成為增加全球碳排放的隱形推手。

 

微觀來看，更迫切的問題是，數(shù)據(jù)中心的建設與擴張，對地方電力系統(tǒng)提出巨大挑戰(zhàn)，很多城市不得不推出限制政策以保證電力系統(tǒng)不會被數(shù)據(jù)中心壓垮。

 

另一方面，數(shù)據(jù)中心若不解決能耗困局，每年交付的電費成本也帶來巨大的負擔。劉志勇表示：“IDC等大數(shù)據(jù)中心電費成本占數(shù)據(jù)中心運營成本的60%70%，能耗占收入比約10%~15%，對數(shù)據(jù)中心行業(yè)可持續(xù)、良性發(fā)展帶來了一定影響。”

 

中國電信集團目前擁有超過683個星級IDC機樓，40萬機架，預計2021年底將達到60萬機架，隨著數(shù)字經(jīng)濟進一步發(fā)展，相關業(yè)務需求仍將繼續(xù)增長。

 

2019年2月，工信部、國家機關事務管理局、國家能源局出臺《關于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設的指導意見》，要求到2022年“數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE（電源使用效率）達到1.4以下”。

 

中國電信集團已經(jīng)按照國家規(guī)定嚴控新增機房PUE，但業(yè)務需求增長為必然，預計IDC能耗增速超15%，尤其是城市群所在熱點區(qū)域，能耗增速將更快。根據(jù)預測，2021年IDC能耗將達到60億度以上，占集團總能耗25%。

 

“節(jié)能是必然之舉，大勢所趨。”陳運清說。找到有效節(jié)能方案，提高能效，成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)近兩年關注的焦點話題。

 

人工智能登場

 

數(shù)據(jù)中心能耗最大的地方，主要集中在IT設備能耗和機房空調能耗（空調室內(nèi)機、水冷機組、蓄電池組等），前者占六成，后者占四成。

 

陳運清介紹，一般而言，降低數(shù)據(jù)中心能耗，提高能效，著重在于空調功耗的優(yōu)化降低，以及后續(xù)IT功耗優(yōu)化。

 

例如，根據(jù)數(shù)據(jù)中心不同的冷卻方式，提出不同的優(yōu)化方案，風冷機房偏重優(yōu)化空調運行溫濕度參數(shù)，減少冗余機組的無效運行時間，冷水機組則注重水溫、泵、冷塔和末端空調的參數(shù)優(yōu)化等。

 

劉志勇表示，中國電信前期主營固網(wǎng)業(yè)務，因此關注數(shù)據(jù)中心節(jié)能較早，在2005年以前，已經(jīng)開始發(fā)布數(shù)據(jù)中心能源管理指導手冊，并陸續(xù)把節(jié)能減排指標納入考核，2012年后探索了多種節(jié)能手段，其中就包括上述的技術措施。2018年，對數(shù)據(jù)中心能耗的精確管控，讓中國電信集團節(jié)費7000萬元。

 

值得關注的是，早期數(shù)據(jù)中心的建設標準、設備選型和運營理念，都沒有把節(jié)能作為設計重點，相比于如今建設的主流數(shù)據(jù)中心，PUE都較高，對于存量的改造，就是一大難題。

 

這些早期數(shù)據(jù)中心缺少“彈性”，難以適應業(yè)務靈活部署的需求，導致機房機架和電力資源利用率不足。舉例來說，有時一項業(yè)務只需調用部分IT設備，但由于早期數(shù)據(jù)中心供電架構的限制，冷卻設備需要全開以維持溫濕度，這就造成了一定的電力資源浪費；調整空調參數(shù)，也需要人工巡檢和監(jiān)測，保證在溫濕度節(jié)能優(yōu)化條件下機房正常運營。

 

陳運清表示：“數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重中之重是提高能效，讓電力資源得到充分利用，減少不必要的浪費。未來的業(yè)務需求，一定是更加靈活化和定制化，對存量數(shù)據(jù)中心的節(jié)能改造也要瞄準這個需求。”

 

數(shù)據(jù)中心是典型的重資產(chǎn)，運維管理工作量繁雜，隨著未來業(yè)務需求的多元化，如果依然采用傳統(tǒng)的方式進行管理，其難度將無法想象。在這一趨勢下，傳統(tǒng)的節(jié)能手段漸漸無法滿足數(shù)據(jù)中心節(jié)能要求。“人工智能恰恰可以提供新的方向。”陳運清說。

 

目前，中國電信集團已經(jīng)通過智能巡檢機器人、傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)的大規(guī)模采集，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，預測未來能耗等核心參數(shù)。截至2020年上半年已完成8個節(jié)能試點，下半年計劃完成18個試點機房的智慧節(jié)能部署。

 

例如，中國電信集團與協(xié)作廠商允登科技合作，利用智能巡檢機器人及傳感器技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，由中國電信后臺云大腦提供預測和可視化分析，進行機房智能化管理，完成了4個省公司的節(jié)能試點。

 

這種節(jié)能手段，并不會影響數(shù)據(jù)中心本身的運營，即在設備維持運轉、業(yè)務不受影響的基礎上，可實現(xiàn)直接落地。

 

劉志勇對本刊記者表示，從試點效果來看，2020年上半年，在8個智慧節(jié)能市電機房實現(xiàn)近節(jié)電500萬元，節(jié)能率10%左右，預計2020年全年在全部18個市電機房將節(jié)省電費1000萬元。

 

實現(xiàn)規(guī)模化效應

 

近日，工信部公示了《國家綠色數(shù)據(jù)中心先進適用技術產(chǎn)品目錄（2020）》，包括 “機房環(huán)境參數(shù)測量分析及AI節(jié)能優(yōu)化技術”等63件技術產(chǎn)品列入其中。

 

“數(shù)據(jù)中心節(jié)能是人工智能技術大展身手的理想場景，數(shù)據(jù)量越大，人工智能學習效果越好，而數(shù)據(jù)中心的能耗數(shù)據(jù)可以讓人工智能充分學習。從節(jié)能上看，將智慧節(jié)能方案推廣出去，能實現(xiàn)規(guī)模化的節(jié)能效果。”陳運清說。

 

傳統(tǒng)的節(jié)能方式，可以概括為“專家會診、人工調整”；現(xiàn)階段，中國電信集團采用的智慧節(jié)能方案，則是“AI分析，人工調整優(yōu)化”；未來，則將實現(xiàn)部分現(xiàn)場設備的自動控制節(jié)能運行，最終實現(xiàn)全自動節(jié)能控制。

 

據(jù)悉，中國電信集團預計2020年底可實現(xiàn)100個以上數(shù)據(jù)中心的智慧節(jié)能規(guī)模化部署和推廣，目前正在建設集團級AI節(jié)能能力平臺，將數(shù)據(jù)中心機房環(huán)境參數(shù)、能耗參數(shù)納入集團大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一入湖、統(tǒng)一建模，進一步優(yōu)化節(jié)能策略，預計可實現(xiàn)5000萬以上的電費量級的節(jié)能效果。

 

“2021年，在今年成果基礎上，進一步擴大規(guī)模，將數(shù)據(jù)中心智慧化節(jié)能和5G基站節(jié)能試點項目規(guī)模部署到全國31個省公司。”劉志勇說。

 

從2013年開始，工信部陸續(xù)通過聯(lián)合四部委印發(fā)《關于數(shù)據(jù)中心建設布局的指導意見》，更新《全國數(shù)據(jù)中心應用發(fā)展指引》，省市層面也陸續(xù)出臺政策規(guī)范引導數(shù)據(jù)中心建設。全國對外服務型數(shù)據(jù)中心的平均PUE已從2013年的2.0以上降至2019年的近1.6，顯示出我國數(shù)據(jù)中心能效水平整體提升。

 

2020年8月，工信部、國家發(fā)改委、商務部、國管局、銀保監(jiān)會、能源局等六部門發(fā)布《關于組織開展國家綠色數(shù)據(jù)中心（2020年）推薦工作的通知》，工信部、國家發(fā)改委、商務部等將聯(lián)合組織開展2020年度國家綠色數(shù)據(jù)中心推薦工作，其中能源資源使用情況占據(jù)評價指標分值最高的權重，高達67%。

 

由此可見，綠色運營已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心的必然趨勢。

 

根據(jù)《關于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設的指導意見》的要求，中國電信集團的標準是，在2016年后新建的大型云計算數(shù)據(jù)中心PUE值力爭控制在1.7以下，2017年以后新建的則控制在1.4以下，存量改造后的控制在1.8以下。

 

“通過在數(shù)據(jù)中心規(guī)模化部署AI智慧化節(jié)能方案，可以提供進一步的節(jié)能空間，將老舊數(shù)據(jù)中心PUE較容易地從2.0降到1.7左右，整體節(jié)能15%以上，可實現(xiàn)年節(jié)電費3億元。”劉志勇說。

 

而針對新建數(shù)據(jù)中心，劉志勇表示，中國電信集團已經(jīng)制定并下發(fā)綠色數(shù)據(jù)中心建設指南，在建設階段進行標準化智慧節(jié)能部署，“使得新建數(shù)據(jù)中心在運行伊始就具備智慧化AI節(jié)能的能力。”