液冷技術+AI能效管理 數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排兩大法寶

時間:2022-03-17

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導語:我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標后,企業(yè)“雙碳”戰(zhàn)略轉型凸顯?!半p碳”目標的落地,對企業(yè)而言充滿著機遇與挑戰(zhàn)。

  2020年9月,中國在聯(lián)合國大會上向世界宣布了2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。實現(xiàn)碳達峰、碳中和,是我國實現(xiàn)可持續(xù)性高質量發(fā)展的內(nèi)在要求,是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。

  “十四五”(2021—2025年)時期是我國實現(xiàn)“碳達峰”的關鍵窗口期,既要推進對現(xiàn)階段“能耗大戶”的能效優(yōu)化轉型,實現(xiàn)節(jié)能減排;也需要積極布局綠色能源體系,實施可再生能源替代行動。今年的政府工作報告中提出,有序推進碳達峰、碳中和工作,落實碳達峰行動方案。其中重點強調(diào)了,推進綠色低碳技術研發(fā)和推廣應用,建設綠色制造和服務體系。我國也十分重視碳達峰、碳中和的政策指導,據(jù)企查查APP顯示,和碳達峰、碳中和相關的政策已超過400多條。

  “雙碳”目標落地,企業(yè)機遇與挑戰(zhàn)并存

  我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標后,企業(yè)“雙碳”戰(zhàn)略轉型凸顯。“雙碳”目標的落地,對企業(yè)而言充滿著機遇與挑戰(zhàn)。

  華云數(shù)據(jù)董事長、總裁許廣彬表示,機遇方面,2022年將是“雙碳”政策密集落地實施的行動年。這不僅將我國的綠色發(fā)展提升到新的高度,對節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)提出了新的要求,也賦予了華云數(shù)據(jù)等科技企業(yè)新的使命和責任。華云數(shù)據(jù)將彰顯新?lián)?、體現(xiàn)新作為,進一步探索自主創(chuàng)新、綠色發(fā)展為導向的高質量發(fā)展實現(xiàn)路徑,圍繞碳達峰碳中和目標實現(xiàn),發(fā)揮科技領先企業(yè)的帶動作用,引領能源、電力、制造等行業(yè)踐行綠色節(jié)能行動,努力成為國家實現(xiàn)“3060”目標的積極貢獻者。

  挑戰(zhàn)方面,許廣彬認為,目前應該加快“雙碳”相關制度標準的建立。在規(guī)范性下逐步落實“雙碳”,能夠更好地避免“一刀切”等模式的降碳帶來的風險以及無序發(fā)展。對于科技企業(yè)而言,應該在大力發(fā)展綠色研發(fā)的同時,帶動上下游企業(yè)共同參與綠色創(chuàng)新、綠色生產(chǎn),共同構建“雙碳”標準,讓全產(chǎn)業(yè)鏈綠起來,以實際行動為國家“雙碳”目標貢獻力量。

  網(wǎng)宿科技副總裁胡世軒指出,機遇方面,雙碳目標將帶動數(shù)據(jù)中心領域液冷技術的加速應用,隨著市場對液冷數(shù)據(jù)中心解決方案的需求增長,公司基于已有的液冷技術優(yōu)勢和完善的產(chǎn)品及服務體系,將迎來更好的發(fā)展空間。

  “與此同時,機遇也伴隨挑戰(zhàn)。目前,液冷技術的推廣普及面臨阻礙,尤其是在行業(yè)標準制定、液冷技術應用、余熱利用技術方面。為此,我們需要加快技術融合,重視余熱利用,進一步節(jié)能提效,實現(xiàn)液冷在更多行業(yè)的落地,持續(xù)壯大液冷數(shù)據(jù)中心市場。同時,我們也期望和業(yè)界共同制定并完善行業(yè)標準,引領數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色化、規(guī)范化發(fā)展?!焙儡幷f道。

  降低數(shù)據(jù)中心能耗迫在眉睫

  在“雙碳”目標大背景下,減少碳排放,節(jié)能減排是重中之重。數(shù)據(jù)中心是數(shù)字基礎設施的重要載體。2020年數(shù)據(jù)中心建設被中央正式列入新基建戰(zhàn)略,被視為“新基建的基礎設施”、經(jīng)濟高質量發(fā)展的“數(shù)字底座”。截至2019年底,我國數(shù)據(jù)中心數(shù)量約為7.4萬個,占全球數(shù)據(jù)中心總量的23%。

  數(shù)據(jù)中心作為典型的耗能大戶,面臨的節(jié)能任務更加艱巨與緊迫。最新數(shù)據(jù)顯示,我國數(shù)據(jù)中心用電量已經(jīng)占到了全社會用電量的2.6%左右。隨著數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)增長,數(shù)據(jù)中心設備功耗也在不斷攀升,電能消耗數(shù)目彌巨和運營成本居高不下的問題愈發(fā)凸顯,其能耗問題將成為重點整治對象。

  與耗電量居高不下形成反差的是,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的能源效率卻一直無法有效提升,整體水平處于偏低的狀態(tài)。如何給數(shù)據(jù)中心“退燒”,構建綠色節(jié)能、高效穩(wěn)定的新型數(shù)據(jù)中心?這既是國家能源戰(zhàn)略所指,也是企業(yè)承擔社會責任和實現(xiàn)降本增效的關鍵。

  近年來,國家和地方政府的多項政策已經(jīng)對數(shù)據(jù)中心PUE值做出了限制,提出大力發(fā)展綠色技術。例如,2019年2月,工信部發(fā)布《三部門關于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設的指導意見》,明確提出到2020年,新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值要達到1.4以下。節(jié)能減排,降低數(shù)據(jù)中心的能耗,進一步限制PUE值,成各行各業(yè)工作重點。

  潤迅數(shù)據(jù)副總裁胡文先表示,隨著“雙碳”戰(zhàn)略的出臺,中央及地方對數(shù)據(jù)中心能耗指標做出新規(guī)定,不僅對新建數(shù)據(jù)中心的審批收緊,更對存量數(shù)據(jù)中心的PUE提出要求,節(jié)能改造已成必選項。一是基礎設施體系,比如配電系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、服務器設備等,每個環(huán)節(jié)都更新設備并進行相應的節(jié)能改造。二是技術更新,比如液冷、新能源供電等新型技術,與數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有技術進行有機結合。另外,還需數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃設計方、設備廠商、解決方案提供商等多方的共同努力。

  在胡文先看來,數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重點主要體現(xiàn)在四個方面:第一,數(shù)據(jù)中心所處的周邊環(huán)境,比如溫濕度環(huán)境、空間設計等都會影響數(shù)據(jù)中心的耗電量;第二,做好數(shù)據(jù)中心內(nèi)部用電評估,定制適應的用電合約,同時改用省電節(jié)能的設備進行替換;第三,系統(tǒng)化管理用電設備,提高用電管理的精密度;第四,加強IT運維,依照數(shù)據(jù)中心實際用電狀況進行定制化的設計,施行人為節(jié)省用電。

  液冷技術將迎來良好發(fā)展空間

  數(shù)據(jù)中心能源側的碳排放主要來自于IT設備及基礎設施的電力消耗,數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在數(shù)據(jù)中心能耗結構中,主設備耗電占45%~55%,空調(diào)設備占35%~45%,電源及其他設備占10%~15%。節(jié)能降耗無疑是數(shù)據(jù)中心的重中之重,而冷卻系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重點,冷卻系統(tǒng)能耗占到數(shù)據(jù)中心總能耗的40%。與傳統(tǒng)風冷技術相比,液冷系統(tǒng)耗電量方面約比風冷系統(tǒng)節(jié)省電量30%~50%,應用液冷技術的數(shù)據(jù)中心機房整體能效將得到30%提升。并且,隨著數(shù)據(jù)中心單機柜功率密度不斷提高,摩爾定律走向極限,液冷技術能帶來更為直接的散熱優(yōu)勢。

  “雙碳”目標將帶動數(shù)據(jù)中心領域液冷技術的加速應用,隨著市場對液冷數(shù)據(jù)中心解決方案的需求增長,液冷技術將迎來更好的發(fā)展空間。行業(yè)主流的液冷技術分為單相浸沒式液冷、兩相浸沒式液冷、噴淋式液冷和冷板式液冷等技術。

  與此同時,機遇也伴隨挑戰(zhàn)。目前,液冷技術的推廣普及面臨阻礙,尤其是在行業(yè)標準制定、液冷技術應用、余熱利用技術方面。為此,產(chǎn)業(yè)界需要加快技術融合,重視余熱利用,進一步節(jié)能提效,實現(xiàn)液冷在更多行業(yè)的落地,持續(xù)壯大液冷數(shù)據(jù)中心市場。同時,也期望和業(yè)界共同制定并完善行業(yè)標準,引領數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色化、規(guī)范化發(fā)展。

  國標PUE政策對數(shù)據(jù)中心PUE值提出嚴格管控,液冷技術將迎來更廣泛的應用,但不會完全取代現(xiàn)有的風冷技術,未來數(shù)據(jù)中心溫控市場將出現(xiàn)“風冷+液冷”協(xié)同發(fā)展的格局。落腳于存量數(shù)據(jù)中心的改造上,就需要針對客戶的不同需求,提供定制化的液冷改造方案,綜合考量其改造成本、運行效率和資源問題,幫助客戶在滿足PUE值要求的情況下實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

  AI能效管理助力數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排

  除了液冷技術外,AI能效管理系統(tǒng)也成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的一大法寶。北京國雙科技有限公司(以下簡稱國雙)的技術專家為TechWeb分享了在某銀行應用AI能效管理系統(tǒng)帶來的節(jié)能減排的效果。

  銀行作為數(shù)據(jù)中心的核心應用領域,在聚焦安全可靠合規(guī)以及保障業(yè)務連續(xù)性方面,一直引領數(shù)據(jù)中心發(fā)展潮流。國雙公司的技術專家表示,該銀行為全球品牌價值500強、中國六大銀行之一、領先的大型零售商業(yè)銀行。其數(shù)據(jù)中心中央空調(diào)能耗僅次于IT設備能耗,2019年其PUE≈1.49.節(jié)能降耗迫在眉睫。同時,以人工調(diào)節(jié)為主、工作量大且依靠經(jīng)驗主義的設備管理,無法實現(xiàn)設備運行最優(yōu)設置,這也是數(shù)據(jù)中心運營中的“硬傷”,智慧運營的呼聲也越來越高。國雙提供智慧能源解決方案,從能源精細化管理、AI優(yōu)化控制、設備預測性維護等方面幫助客戶實現(xiàn)節(jié)能降耗。

  國雙為該銀行打造數(shù)據(jù)中心AI能效管理系統(tǒng),通過采集中央空調(diào)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),利用機器學習、深度學習等技術,對中央空調(diào)系統(tǒng)進行智能優(yōu)化控制,從全面感知到學習/思考,再到?jīng)Q策支撐,提升能源系統(tǒng)運行效率。

  效果對比數(shù)據(jù)顯示,在原有的手動調(diào)節(jié)與系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)相結合的控制方式下,中央空調(diào)系統(tǒng)平均功率1554.2kw;而AI優(yōu)化控制方式下,平均功率1362.1kw,節(jié)能量192.1kw,AI節(jié)能率12.4%。水系統(tǒng)節(jié)能量95.3kW,節(jié)能率為8.7%,風系統(tǒng)節(jié)能量96.8kW,節(jié)能率為20.9%。按照該數(shù)據(jù)中心全年中央空調(diào)系統(tǒng)用電548萬kWh計算,AI優(yōu)化控制方式可為該銀行減少近40萬元/年的成本??梢灶A見,隨著系統(tǒng)的持續(xù)應用,國雙的智慧能源解決方案將產(chǎn)生更大的社會效益與經(jīng)濟效益。

  據(jù)透露,該銀行還將與國雙合力建設數(shù)據(jù)中心AI運維大腦,區(qū)別于傳統(tǒng)的閾值設定、故障點位監(jiān)測,國雙通過數(shù)據(jù)中心故障預警算法,利用大數(shù)據(jù)、機器學習方式搭建系統(tǒng)點位預警算法模型,提高報警準確率;通過搭建數(shù)據(jù)中心運維知識圖譜,解決數(shù)據(jù)中心運維知識資產(chǎn)積累難的問題;基于故障預警及運維知識圖譜,搭建數(shù)據(jù)中心設備設施故障智能診斷系統(tǒng),提高設備運維效率,進一步提升數(shù)據(jù)中心運營智慧化。


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