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2023年全國數據中心總能耗或突破2500億千瓦時

作者:張超 來源:天下網商 發布時間:2019-09-19 瀏覽:
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當你拿起手機,通過搜索引擎尋找答案的時候,可能永遠不會想到,這一次搜索,大概將消耗能讓8瓦燈泡點亮一小時的電量,大概需要數萬臺服務器瞬間提供計算支持。

這些復雜的計算過程,都通過網絡在一個你不知地處何處的數據中心完成了。

而當8億多中國網民同時在線,發朋友圈,刷抖音,往購物車里放入一件件商品的時候,支撐這些計算的數據中心又將消耗多少電量?

近日,綠色和平與華北電力大學聯合發布的《點亮綠色云端:中國數據中心能耗與可再生能源使用潛力研究》(研究報告)報告給出了答案。

2018年,全國的數據中心總用電量為1608.89億千瓦時,比上海市2018年全社會用電量(1567億千瓦時)還多,相當于三峽大壩的全年發電量。

低能耗數據中心呼之欲出,這不僅關系到環境的可持續發展,更直接決定了算力的成本和服務的競爭力。

把數據中心放進大自然的冰箱

數據中心成了電老虎,主要是因為IT設備與制冷系統的運轉,都需要消耗大量的電能,兩者大約各占據數據中心總能耗的40%。

要判斷一個數據中心的能耗水平,要看PUE指標。

PUE全稱“Power Usage Effectiveness(平均電能使用效率)”,是指數據中心總設備能耗/IT設備能耗,比值越接近于1,表明能效、綠色化程度越好。如果達到1,便可以理解為,這座數據中心把所有電都用在計算上了。

可是,要想降低PUE,就得把數據中心制冷系統的能耗降下來,而這并非易事。

數據中心要穩定工作,降溫是頭等大事——一枚不帶水冷的公版GPU芯片,在滿負載運行模型訓練任務時,溫度會迅速飆升到85℃,而數據中心的服務器CPU芯片,工作狀態下表面溫度也能達到60-70℃,如果用空氣降溫,要用20℃左右的空調冷風一直吹,才能讓芯片溫度維持在50℃左右。

要降低制冷能耗,除非不用空調,將數據中心放到大自然的冰箱中去。這想法聽上去很瘋狂,卻是各大互聯網企業近年來一直在嘗試并實踐的事。

Facebook去北極 微軟選擇“海底撈”

地球上哪里最冷?Facebook和大家想的一樣——南北極,所以他們把美國本土之外的第一個數據中心,建到了瑞典呂勒奧鎮邊沿的森林中,往北100公里就進入北極圈了。

Facebook位于瑞典呂勒奧鎮的數據中心

這里氣候寒冷,冬天平均氣溫差不多零下20℃,相當于一個天然大型空調房。在被過濾器和霧化器處理后,從外界進來的冷空氣會像水一樣“沖洗”服務器,達到給服務器降溫的目的。根據測算,Facebook在呂勒奧鎮的數據中心PUE僅為1.04。

此外,瑞典還有大量水電站,可以提供廉價可靠的電力。

另一家科技巨頭微軟,索性把數據中心搬到了冰冰涼的海底。

2018年6月,微軟在蘇格蘭奧克尼島的海岸附近安裝水下數據中心,深度為35.6米,固定在海底的壓載三角基座上。數據中心與潛艇類似,長約12米,里面架設了12個機架,864臺服務器,包括所有必要的冷卻設施。

微軟的海底數據中心

法國海軍集團改造了用于潛艇冷卻的熱交換系統,以保證其可以適用于海底數據中心,主要原理是利用管道將海水直接流過服務器機架背面的散熱裝置,在加熱的同時被排回大海,由于海水較大的比熱容而且較快的流動性,從數據中心排出的熱水可以很快的與周圍的海水融合冷卻,如此反復,可以有效地降低數據中心的溫度。

微軟海底數據中心的部署地附近,便是歐洲海洋能源中心潮汐渦輪機與海浪能量轉換裝置的試驗場地,有充足的海水能電力資源,海岸邊還有不少風力發電機和光伏發電裝置,微軟云計算和企業部門云基礎架構戰略總經理 Christian Belady 表示,利用這些可再生能源可以讓數據中心實現能源自給自足。

阿里巴巴把數據中心建到壩上

在中國,作為云計算的引領者,阿里巴巴的數據中心在降溫方面也頗有心得。

2015年,阿里巴巴在千島湖建立了數據中心,利用湖水自然冷卻來給服務器降溫。該數據中心90%的時間無需借助湖水之外的制冷能源,比傳統的空調制冷方式要節約能耗超過八成,比普通數據中心全年節電數千萬度,其年平均PUE低于1.3,最低的時候可以達到1.17。

阿里巴巴千島湖數據中心

2016年,阿里巴巴又在張北縣啟用新數據中心,此地位于河北省西北部,屬于內蒙古高原南緣的壩上地區,全年平均氣溫只有2.3℃,且空氣質量優良天數高達346天,數據中心可以采用更節能的新風自然冷散熱方案,全年大約只有15天的時間需要開啟傳統壓縮機空調,僅制冷能耗就可以降低59%。

另外,張北縣境內有大量的風電和太陽能發電設施,可以為數據中心源源不斷地提供清潔能源。

阿里巴巴張北數據中心

據了解,阿里張北數據中心50%的能耗由風電和太陽能電提供,可實際節約標煤3萬噸,相當于種植了150萬棵樹木,設計年均PUE僅為1.25,最低可達1.13。

液冷服務器將為北京冬奧會服務

此外,阿里巴巴還打磨出一項獨特的降溫黑科技。

眾所周知,數據中心電子元器件最怕進水,然而阿里巴巴居然研究出了直接把服務器“泡”在液體里的技術,名叫“沉浸式液冷技術”。

這項技術從2015年起就開始測試,阿里巴巴的工程師采用無腐蝕性的絕緣冷卻液,以確保長時間浸沒電子元器件,也不會對其產生任何影響。

阿里巴巴沉浸式液冷技術

2017年云棲大會,阿里巴巴正式對外展示了全浸沒液冷服務器集群——麒麟。麒麟無需風扇或空調等大型冷卻設備,可在任何地方部署,在單位體積內的計算能力比過去提升了10倍。目前,這套全球獨一無二的液冷服務器已經在阿里巴巴冬奧云數據中心投入使用。

隨著5G和物聯網時代的到來,全國數據中心總能耗據預測將在2023年突破2500億千瓦時。不過,互聯網企業在相關領域的研發投入,也許會讓數據中心的PUE進一步降低,畢竟這有利于降低企業經營負擔,也能減少全社會能源浪費。

關鍵字:數據中心

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