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数据中心的用能量到底有多大?

发布时间:2020-08-12 15:48:18 来源:蒙鸟云

7月以来,我国多个超级数据中心落地。

7月3日,腾讯清远云计算数据中心正式开服,整个数据中心集群规划容纳服务器超过 100 万台,据称,该数据中心是华南地区最大的数据中心集群。

7月31日,阿里云宣布,位于南通、杭州和乌兰察布的三座超级数据中心正式落成。数据中心将新增超百万台服务器,辐射京津冀、长三角、粤港澳三大经济带。

作为集中储存和处理数据的设施,数据中心需依托服务器全年不间断运行以向互联网用户提供服务,并需要空调等辅助制冷设备,维持其可靠运行。因此,数据中心对电能的消耗量巨大。

那么,数据中心的用电能量到底有多大?未来一段时间内,超级数据中心仍将不断落地,这是否会带来较大的用电需求?

机房建设1

数据中心的用能问题,一直是业内关注的问题。

数据中心的电能消耗主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统、照明系统及其他设施(包括安防设备、灭火、防水、传感器以及相关数据中心建筑的管理系统等)。

其中,IT设备主要指服务器、网络等负责进行信息交换存储的设备,是数据中心总能耗的大头,约总体用能的40%左右。 

华北电力大学经济与管理学院教授张素芳认为,今年以来,新冠肺炎疫情使线上服务、线上教育、线上办公等业务需求骤增。由此可以预见,数据中心的数量将超过原有预测水平,其电力需求也将出现增长。

从数量上看,预计至2020年底,大型及以上数据中心机架数量将达到498万个,预计2025年,大型及以上数据中心机架数量将达到802万个。

从地理分布看,广东、上海、北京、浙江等经济较为发达的区域,大型及以上数据中心总机数占比较大。由于政策和可再生资源优势等因素,内蒙古、贵州等区域绿色数据中心数量也有所增加。

中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心研究部高级业务主管吴美希撰文指出,一般观念里面对于耗电都是只讲“总数”不讲“边际”,数据中心耗电的“总数”看似庞大,其实从“边际”的角度来看,数据中心确实通过努力在逐渐摘掉“能耗大户”的帽子。

随着数据中心数量的快速增长,用电量势必也会随之增长,但两者并不一定能呈现出正比例的线性关系。也就是说,用电量或将难以呈现类似数据中心的爆发式增长。

要弄清两者之间的关联,首先要了解一个概念,即PUE,Power Usage Effectiveness(电源使用效率),这是国际上通行的衡量数据中心电源使用效率的指标。

不同数据中心,假设其服务器能耗相同,PUE值越低,数据中心在冷却及其他辅助系统的能耗就越低,总能耗越低。

2020年初,《Science》杂志刊登论文《重新校准全球数据中心能耗估算》现实,全球数据中心的PUE值在降低。具体看,与2010年相比,2018年全球数据中心计算实例增加了550%,而同期,全球数据中心的耗电量仅增加了6%。

和国外类似,国内数据中心的能耗也呈现逐渐逐年下降的趋势。

2013年前,全国对外服务型数据中心平均PUE值在2.5左右,而到2019年底,全国对外服务型数据中心平均PUE值近1.6。

PUE值为什么会降低?以下两点是主要原因。

一是规模变化。

近年,数据中心的规模从小而散转向了大型集中。2013年以前,全国大型以上数据中心的数量较少,而到了2019年,大型以上数据中心机架规模占比达到70%左右。这类数据中心(如前文提到的超级数据中心)体量大,可通过集约有效的管理,实现能耗的优化。

二是技术提升。

我国数据中心主要通过简化供电架构、引入冷却技术、优化能源管理等方式,对能耗进行优化。制冷技术在其中的应用最为亮眼。阿里云近年的开发的几大超级数据中心,就根据不同地区的特点,利用浸没式液冷、河源水冷或自然风冷,以减少相关能耗、降低PUE值。其中,利用浸没式液冷技术的数据中心,其PUE值可以达到1.07左右。

即便PUE值已经明显降低,但随着数据中心落地,用电量仍然会呈现一定上升。因此,如何通过技术水平和先进能源管理手段,进一步优化增加的电量,让数据中心更绿色、更节能,将是未来各方需要考虑的问题。



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