随着移动互联网、云计算大数据业务的迅猛发展,全球数据中心的建设步伐正在加快。与此同时,数据中心的节能降耗问题也进一步凸显。如何运用新技术、新工艺、新产品降低机房制冷所消耗的电能,建设绿色环保机房,已成为业界关注的核心问题。

在5月3日- 4日于上海举行的第八届中国数据中心产业发展大会上,国家信息中心原副主任、中国信息协会副会长李凯表示,随着大数据在各行各业迅速得到应用和推广,作为大数据基础设施的数据中心也呈爆发式增长,需求持续强劲,市场增速明显。需求旺盛促使基础设施的建设加速,但用户需求集中的核心城市与资源的紧俏程度正在相互博弈,优化市场格局。另外,用户市场的细分对数据中心的需求也日益多样,服务要求越来越高。为了节约成本,提高竞争力,数据中心项目的集约化经营、专业化分工正在加速推进,节能技术和高效率的产品与方案备受青睐。在新的市场背景下,数据中心行业充满机遇和挑战。

从国家层面来看,国家一直在积极引导绿色节能数据中心的建设。先后出台多项政策,大力推广绿色数据中心先进适用技术,抓紧制定数据中心相关标准,在数据中心建设前进行严格的能耗审查,做好管控工作。

目前,从全球来看,建设超大型数据中心成为发展趋势。超大型数据中心在可扩展性、灵活性、成本、性能、可靠性和可持续性等方面具有优势。近期工信部信息通信发展司编制完成的《全国数据中心应用发展指引(2017)》在建设超大型数据中心方面给出了详细的指引意见。

而从行业来看,要具体实现数据中心产业向绿色节能方向发展,必须要从设备、技术、运维等多方面进行创新,使数据中心实现数字化转型。

国家引导发展绿色节能数据中心

据了解,目前数据中心的后期运营,能耗是最大成本,占比超过50%。李凯指出,在数据中心快速发展的同时,产业节能降耗和专业化运营挑战等正在成为当前数据中心行业的痛点难点。提高企业竞争力,切实优化市场资源配置,实现产业链上下游多赢,是数据中心行业共同努力的方向。

国家一直在积极引导绿色节能数据中心的建设。早在2013年1月,为促进中国数据中心合理布局和健康发展,工信部、国家发改委、国土资源部、电监会、国家能源局等五部委联合发布《关于数据中心建设布局的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出以市场为导向,以资源节约和提高效率为着力点,通过引导市场主体合理选址、长远设计、按需按标建设,逐渐形成技术先进、结构合理、协调发展的数据中心新格局。《指导意见》鼓励政府部门带头应用云服务以减少政府自建数据中心的数量,引导企事业单位逐步将相关应用向专业机构提供的云服务上迁移。《指导意见》还倡导企业利用云计算、绿色节能等先进技术进行整合、改造和升级已建数据中心,加快数据中心标准化研制,以促进产业健康发展。

2015年3月23日,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发《关于国家绿色数据中心试点工作方案》,提出到2017年,围绕重点领域创建百个绿色数据中心试点,试点数据中心能效平均提高8%以上,制定绿色数据中心相关国家标准4项,推广绿色数据中心先进适用技术、产品和运维管理最佳实践40项,制定绿色数据中心建设指南。

并且,在建设数据中心之前,必须经过严格的节能审查。在《固定资产投资项目节能审查办法》里有两条与数据中心立项直接相关:第三条明确规定政府投资项目,建设单位在保送项目可行性研究报告前,需要先取得节能审查意见;第五条明确规定年综合能源消费量在5000吨标准及以上的固定资产项目的节能审查由省级单位负责。

超大型数据中心是发展趋势

在国家政策的引导下,当下建设超大型数据中心成为发展趋势。

2018年3月27日,工信部信息通信发展司编制完成的《全国数据中心应用发展指引(2017)》(以下简称《指引》)发布。针对超大型数据中心,《指引》提出,随着数据需求发展,越来越多的企业开始建立超大规模数据中心。超大型数据中心在可扩展性、灵活性、成本、性能、可靠性和可持续性具有优势。

《指引》根据全国数据中心建设使用情况的调研结果统计,截至 2016年年底,我国在用数据中心共计 1641 个,总体装机规模达到 995.2 万台服务器,平均上架率为 50.69%;规划在建数据中心共计 437 个,规划装机规模约 1000 万台服务器,产业整体增速较快。

在能效方面,全国超大型数据中心平均 PUE(能源使用率,越接近1能效水平越好) 为1.50,较大型数据中心平均 PUE1.69 相比更为高效。我国数据中心数量规划建设总体增长率为 26.6%,其中超大型数据中心增长率达到 250%,约占总增长数量的 9%。超大型数据中心机架数占比将在 2018 年从 11% 增长至 25%,增速高达 352%。扩建完成后,大型数据中心机架数将接近中小型数据中心机架数。

《指引》指出,从全球来看,超大型数据中心建设也逐年递增趋势明显,到 2021 年时预测总数量翻一番,超大型数据中心服务器数量占超过总服务器规模的一半。从各国占比数据来看,目前绝大多数超大规模数据中心设在美国,占到了 44% ,中国目前位居第二,但仅为 8% ,其次是 6% 的日本和英国,可以预测中国未来将继续建设超大型数据中心,整体具有较大的增长空间。

从区域看我国数据中心建设,北上广深数据中心上架率达到 60%-70%,表现出相对饱和,并且受限于地区承载能力,新建增速正在逐步放缓。地区可用资源有限,租用价格相对较高,几乎不可能继续建设超大型数据中心,将以改建升级中小数据中心为主。

《指引》还指出,目前,全国在用数据中心有 47%直连骨干网,数据中心出口带宽平均已达 332Gbit/s,大规模建设超大型数据中心后,网络架构呈扁平化趋势,超大型数据中心内部服务器的海量互联和交换机外接骨干网的速率升级将极大刺激相关通信器材需求量。重点关注 100G 模块的大规模部采购署。

数据中心需要创新发展

发展绿色节能数据中心离不开设备、技术、运维等多方面的创新。

人工智能这一当下最“火”的概念正在与数据中心产生越来越多的联系。麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室主任Daniela Rus近日在上海参加2018品友互动人工智能大会时表示,她最感兴趣的人工智能应用领域是在能源方面,“谷歌近期使用了一个新系统,可以大幅削减数据中心的能源消耗,可以削减约40%的能耗”。Daniela Rus指出,遍布全球的这些数据中心目前已经消耗了全球约1/3的能源,“如果可以大幅减低此类消耗,对于环境改善帮助极大。”

我国行业领先企业也在数据中心节能方面不断尝试。以腾讯正在建设的贵安七星数据中心为例,数据中心建成后,将用来存放腾讯最重要的数据,在考虑安全等问题的同时,绿色节能也是建设目标之一。

据腾讯数据中心技术总监朱华向媒体介绍,腾讯采用了一项间接蒸发制冷技术,可实现30%的节能。过去,数据中心通常采用直接蒸发制冷技术,其对于户外的气候环境要求很高。如果空气里有粉尘、雾霾、电子化学物质、花粉,或者湿度比较高,就会对室内数据中心造成影响。而间接蒸发制冷技术,通过把制冷系统移到户外,可实现与室内机房的解耦,并利用空空换热器隔绝室内外空气(室外新风和IT空气是完全隔离的),从而达到零污染、零接触,避免了户外气候对室内机房的影响,同时也能利用外部自然空气的能量。基于该技术的间接换热制冷设备,可最大化利用贵阳市当地15°C的平均温度,建成后极限PUE将达1.1左右,远低于国内新建数据中心的平均值。

新华三集团数据中心业务部总经理张健在第八届中国数据中心产业发展大会上表示,在IT状况趋于复杂、商业模式不断变化且变化很快的前提下,如何预测未来3-5年的业务增长和对应的基础设施增长?数据中心的生命周期为10-15年,如何设计一个有前瞻性的、技术先进的、不会很快过时的数据中心?当前数据中心可靠性不足,绿色节能不达标、成本高昂、灵活性不足、缺乏可持续性,要如何解决这些问题?这就需要数据中心数字化转型。

张健提出,数字化转型成功的关键要素包括四方面:第一,清晰的转型目标。数字化的目标应该匹配业务发展目标,满足数据中心10-15年全生命周期运营的目标;第二,前瞻性的顶层设计。数字化转型需要顶层设计和规划,需要全面梳理数据中心全生命周期的业务流程;第三,方法论及工具。数字化转型需要方法论的支撑,需要数字化工具的使用;第四,专业的服务。数字化转型需要专业的技术团队,需要对于数据中心运营业务有深刻的理解力和洞察力。

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