双碳时代数据中心供配电的“智慧”与“能量”

2022-05-18

里夫金曾在《第三次工业革命》中预言：“当新的通信技术与新的能源系统相结合时，它预示着一个重大经济变革时代的到来。”

现在，没错。随着互联网、5G、大数据、人工智能等数字技术的兴起，以及全球拥抱绿色能源的趋势，数字经济正在成为经济发展的新引擎，对全球经济产生深远影响和社会发展。

随着数字经济的蓬勃发展，也对节能减排提出了迫切的新要求。数据中心作为数字经济的数字基础，无论是规模还是台数都呈现出持续增长的趋势，碳排放量和功耗也随之增加，成为新常态下节能减排的重要目标。双重碳目标。

那么，数据中心节能减排会有哪些新趋势、新技术和新思路？近日，2021华为数据中心技术年会上释放出强烈信号，数据中心供配电系统将加速向智能化、节能化方向发展。

01双碳时代供配电新趋势

近年来，全球主要经济体都推出了各自的双碳目标，即达到碳/碳中和的峰值。作为能源消耗和碳排放的主要来源，数据中心自然成为节能减排的重点。国家能源局数据显示，2020年我国数据中心用电量将超过2000亿千瓦时，创历史新高，能耗将占全国总用电量的2.7%。预计到2030年，数据中心的用电量将在2020年的基础上增加一倍，降低数据中心的碳排放势在必行。

事实上，从国家政策牵引和供配电技术趋势看，数据中心能源利用由粗放型向精细化升级，能源结构深度“脱碳”已成为大势所趋。

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去年7月，《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》明确提出，到2023年，新建大型及以上数据中心的PUE要降至< @1.3以下，绿色低碳等级已达到4A以上； 10月，《2030年前碳达峰行动计划》明确加强新基建能源管理，将年综合能耗1万吨标准煤以上的数据中心纳入重点耗能单位能耗在线监测系统...

正如比尔盖茨在他的《气候经济与人类未来》一书中提到的，实现零排放的目标是由技术创新驱动。实施于数据中心供配电技术体系，供配电系统未来将聚焦“智能化”和“节能化”，利用AI、锂电池等技术驱动数据中心供电转型和分发。

02供配电的“智能”与“能源”

众所周知，从传统方案来看，数据中心供配电建设主要面临空间不足、安装周期长、能耗高、运维难等四个层面的问题比如几年前建成的数据中心，如果采用6千瓦到8千瓦的设计布局，那么电源房可以占据一半的机房空间，相当于3万平方米。数据中心需要有10000平方米来放置供配电设备，加上安装、布线和联调、管理碎片化和被动维护周期长，传统模式的缺点一目了然。

这种模式面对数据中心的发展趋势，已经难以前行，在双碳目标的大趋势下，难免会被用户抛弃。首先，随着近年来数字经济的高速增长，数据中心的整体规模和数量都保持了较高的增长速度，这将成为不可阻挡的趋势。

以超大规模数据中心为例，最新数据显示，到2021年第三季度，全球超大规模数据中心数量超过700个，超大规模数据中心数量在过去五年中翻了一番年;这也成为一种趋势，大量边缘数据中心也成为数据中心的另一大发展方向。这些趋势无疑推动了数据中心供配电系统的加速转型。

此外，数字经济、产业数字化、数字化转型的加速以及应用场景向云化、智能化的加速，使得数据中心本身也向云化方向发展，敏捷部署和快速上线已成为刚性需要。

如今越来越和线性膨胀；在业务数字化、在线化的同时，华为近年来积极推进深度智能化，以应对数据中心供配电方面的“供需矛盾”。一体化电源模块解决方案，推动数据中心供配电一体化、预制化、智能化，彻底颠覆数据中心供配电模式，开启节能减排新局面数据中心。

首先，华为采用一体化设计思想和全链路深度融合的理念，设计了超高密度UPS、小型隔离开关、集中监控等，并对电源模块进行了改造从传统的22个机柜到11个机柜，节省40%的数据中心空间。 %;此外，电连接节点的减少也有利于可靠性的提高。华为融合电源模块通过高密度UPS和负载隔离开关的集成，实现了单柜600kW带输入输出保护。

其次，数据中心的建设呈现出每千瓦占地面积减少的趋势和平面设计的多重创新。该技术已经从分散的设备发展到集成的方法，这无疑使预制供配电系统成为一种新趋势。传统的供配电建设模式跨越多个部门。从设备采购到安装调试，需要多个部门参与协作，耗费大量施工时间和资源；而预制则需要在出厂前完成生产、安装和测试。 ，大大降低了建设成本和工期。

此外，智能化无疑将成为数据中心供配电的一大差异化能力。 AI智能技术的加持，使数据中心供配电不仅可以在管理层面实现统一监控管理，还可以充分利用智能技术实现故障预警和健康评估，大大提高了供电系统的安全可靠性。整个供配电系统。

以华为智能一体化电源模块解决方案为例，其全新的智能在线模式（S-ECO）实现了0ms的模式切换，99%的超高系统效率和主动滤波。华为全新智能在线模式（S-ECO），正常运行时由旁路供电，系统能效高达99%；当旁路输入异常时，0ms内切换到电池供电，保证数据中心业务的连续性。当输入恢复正常时，可在0ms内切换回旁路供电；逆变器自动检测谐波并主动补偿，保证了整个供配电的稳定性和可靠性。

据悉，华为智能电源模块还实现了全链路统一监控和维度检测，对电容、风扇、开关等元器件进行AI健康评估，实现智能故障分析预警。进一步提高数据中心供配电的可靠性。

03用户加速拥抱电源模块解决方案

目前，随着新基建战略的提出和一系列绿色数据中心建设指导文件的出台，各大数据中心用户都在积极加速拥抱一体化、预制化、智能化供电和分发解决方案。

以万国数据为例，作为新型基础设施服务商，其数据中心分布于国内外，为大量互联网、云计算、金融机构容灾和大型企业提供服务。容灾业务的特殊性要求电源模块具有极高的可靠性，同时也要求电源系统占用空间小。为此，万国数据采用了华为的电源模块解决方案，该方案首先应用于万国廊坊数据中心。电源模块集成了从变压器到 UPS 的整个输出链路。采用全模组设计，母线连接，一体化交付，实现40%的供电。节省机房空间，在线运维，大大降低运营成本。

此外数据中心能耗管理系统，华为云东莞数据中心还采用了华为深度智能一体化电源模块解决方案。众所周知，云服务市场是一个典型的技术壁垒高、投资高、成本高的三高市场。云服务商需要在基础设施层尽可能降低成本，提高效率，以换取用户的青睐。华为云采用集成化、预制化、智能化的集成电源模块，节省30%的占地面积和60%的安装工时，高效支持华为云的各项业务。

总体而言，随着数据中心规模和数量的不断增加，供配电作为数据中心电力心脏的重要性日益凸显。如何建设更快、更好、更经济的数据中心供配电无疑是一个长期的考验，而华为率先引领数据中心供配电一体化、预制化、智能化改造的趋势，真正做到让供配电系统成为保障数据中心未来的保障。