“能源巨兽”出没！或将增加对储能系统的需求

2022-06-08

位于河北和蒙古交界处的张北，一个充满古老魅力的高原县城，如今已成为拥有60万台服务器的世界级数据中心的栖息地——阿里云数据中心就坐落于此。

在千里之外的贵州，群山环抱之中，有苹果、华为、腾讯等多家公司的数据中心。无论您身在何处，手机云中的照片、朋友圈中的视频、网盘中的数据都可能存储在这里。

主要数据中心位于偏远地区并非巧合。在提供海量数据服务的同时，数据中心本身也消耗大量能源。据记者了解，目前电费已占数据中心总运营成本的一半左右。 “能耗过大一直是数据中心运营的痛点。”能源产业发展首席专家马俊利告诉记者，数据中心要降低能耗，从前期选型就必须慎重考虑。

随着5G、云计算等新兴技术的大规模推广应用，用户需求呈几何级数爆炸式增长。我国数据中心的数量在快速增加，相应的功耗也在快速增加。电力供应提出了新的挑战。

“它们就像钢铁厂不冒烟，创造经济价值的同时也带来高能耗”“预计数据中心规模和能耗将保持30%以上的高速增长未来几年”

与传统的耗能单元不同，数据中心24小时“不断轮换”必然会增加能耗。数据中心的核心功能是实现信息的集中存储、传输和交换。它的基本单元是一台服务器，若干台服务器组成一个机架。数据中心的机架数量根据需要而有所不同。

根据工信部5月发布的《国家数据中心应用发展指南（2018)》），截至2017年底，我国数据中心机架总数在用166万台，同比增长33.4%，其中大型和超大型数据中心增长率达到68%。

规模激增的背后是能源消耗的持续上升。根据工信部今年2月公布的数据，截至2017年底，共有28.5万个各类数据中心在用，年用电量超过1200亿千瓦时，约占我国总用电量的50%。 2%，超过世界最高发电站三峡电站9.76.5亿千瓦时发电量。同时，仅运营互联网服务的数据中心计划到2017年底达到107万个机架。未来几年的百分比。”

根据国家节能中心和中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会联合发布的统计数据，2012年至2016年，我国数据中心年用电量增长率为始终保持在12%以上，最高为16.8%，并指出“数据中心的高能耗不仅给机构和企业带来沉重的负担，而且造成巨大的能源浪费在全社会”。

值得注意的是，由于技术原因，数据中心的实际能耗往往高于统计数据。 “根据用途，数据中心分为自建自用和营利型两类。由于种种原因，很难统计所有自建部分，这意味着实际用电量消费高于公开数据。”中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会秘书长吕天文说。

在一些典型地区，数据中心能耗增长较为突出。 “比如，2010年北京数据中心总用电量为26.6亿千瓦时，到2015年，这一数字已增加到67亿千瓦时，占北京总用电量的10%。 7%，比去年更进一步，已经超过100亿千瓦时。”中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会副主任曲海峰告诉记者，除了高增长率，高能量密度也是数据中心的特点之一。

与水泥、冶金等传统高耗能行业逐渐进入平稳发展期，能耗难以重现飞跃形成鲜明对比的是，数据中心作为新兴行业，随着业务的扩张，用电量加速增长的趋势非常高。明显的。 “与其他行业相比，数据中心在单位产能耗电量和单位建筑面积耗电量方面一直走在前列。按照8-10年的运营周期计算，能源成本已经占到一半左右“在数据中心的总成本中，电费甚至比机房本身还贵。它们就像不冒烟的钢厂，创造经济价值的同时也带来了高能耗。”曲海峰说。

“我国有9到1000万台服务器，整体能耗比国际先进水平至少低30%，与国际顶尖同行差距甚至超过40%”“转型核心设备的更换就像给一台跑动的汽车更换发动机谈何容易？”

巨大的功耗从何而来？据卢天文介绍，数据中心不仅包括服务器等核心设备，即能源消耗的主体，还包括不间断电源、照明、制冷等辅助设备。

“就像电脑需要散热一样，数据中心对环境的要求极高，往往要依靠空调、冷水机等设备来降温，而用于降温的能源占到了数据中心所用能源的60%以上。辅助设施。这也是张北。贵州、贵州等非以用户为中心的地区之所以受到各大数据中心的青睐，是因为这些地区的平均气温比较低，制冷的能源成本也会相应降低。”卢天文说。

在此背景下，我国专门推出了衡量数据中心能效水平的评价指标——电源使用效率（PUE）。该指标由数据中心设备总能耗除以信息设备能耗得到。参考值为2。该值越接近1，能源利用效率越高。今年2月，工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，要求到2022年，“全国平均能耗数据中心基本达到国际先进水平机房能耗管理，新建大型、超大规模数据中心，数据中心PUE1.4以下。

目前我国数据中心的PUE有多远1.4？根据工信部数据，我国在用超大型和超大规模数据中心的平均PUE为1.63、1.54，规划和在建数据中心的平均设计PUE为1.5左右，新建数据中心只有一小部分PUE可以达到1.4以下。

曲海峰指出：“我国有9-1000万台服务器，整体能耗比国际先进水平至少低30%，与国际顶尖同行的差距甚至超过40 %。我们必须想办法改造它。”

但改造并不容易。 “对于数据中心来说，信息设备的能耗是一种不可降低的能耗，因为基本能耗早在购买服务器时就已经确定，只有通过更先进的制造工艺才能实现节能。”国网冀北电力科技部智能司司长徐鹏亮表示。

阿里巴巴、腾讯等公司的相关团队也证实，现有措施更适用于降温等辅助环节的降耗，而降低核心设备消耗的手段极为有限。 “以百万级服务器规模的数据中心为例，将PUE降低0.1每年可以节省数十亿美元的电费，但即使降低0.1也算不上轻松的任务。”腾讯数据中心专家工程师李殿林说。

“通过一定的节能措施和改变粗放的管理方式，能源效率可以提高10%到20%。然而，由于数据中心24小时不间断运行，改造核心设备就像更换一辆正在行驶的汽车的发动机。 ，说起来容易做起来难？”曲海峰说。

“能耗问题已成为阻碍数据中心产业发展的主要矛盾”“以新代旧、以小代旧逐步实现升级是更好的选择，但这项工作仅靠信息产业，产业力量是远远不够的”

数据中心的能源消耗激增引起了人们的关注。早在2013年，国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局等部门就联合印发了《关于数据中心建设和布局的指导意见》，对能源消耗进行监测。此后，《关于进一步加强通信行业节能减排的指导意见》和《国家绿色数据中心试点工作方案》相继出台。