在可預(yù)見的未來,數(shù)據(jù)中心能源呈現(xiàn)十大趨勢

進入數(shù)字經(jīng)濟時代,算力正在成為一種新的生產(chǎn)力,為千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供基礎(chǔ)動力。而數(shù)據(jù)中心作為算力的物理承載,更是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。由中國信息通信研究院發(fā)布《數(shù)據(jù)中心白皮書(2022年)》顯示,2021年全球數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模超過679億美元,較2020年增長9.8%。預(yù)計2022年市場收入達到746億美元。

在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背后,一些新技術(shù)、新趨勢正在逐漸顯現(xiàn)出來。2023年3月23日,華為舉辦數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢發(fā)布會并發(fā)布白皮書。在發(fā)布會上,華為數(shù)據(jù)中心能源領(lǐng)域總裁費珍福對十大趨勢一一進行了詳細解讀:低碳化、可持續(xù)發(fā)展、快速部署、高密化、彈性擴容、預(yù)制化、儲備一體、分布式制冷、智能營維、安全可信。

趨勢一:低碳化。在全球氣候變化的大背景下,越來越多的數(shù)據(jù)中心開始加大對碳排放的關(guān)注。數(shù)據(jù)中心要實現(xiàn)低碳化,應(yīng)該從源頭、使用和回收三方面發(fā)力:在源頭上,數(shù)據(jù)中心應(yīng)加大綠色能源的使用;在使用上,數(shù)據(jù)中心要更加關(guān)注能源的高效利用;在回收上,數(shù)據(jù)中心則要加大對余熱的回收再利用。

趨勢二:可持續(xù)發(fā)展。數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展,不僅要支撐數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展需要,自身也要實現(xiàn)集約、高效、綠色、安全、持續(xù)的健康良性發(fā)展。要做到這一點,數(shù)據(jù)中心的評價指標就要從“唯PUE論”走向“xUE”綜合指標評價,包括用電效率(PUE),用水效率(WUE)、資源效率(GUE)、環(huán)保效率(CUE)等。此外,污染物排放、噪音污染等也是未來新建數(shù)據(jù)中心的重點考量標準。

趨勢三:快速部署。隨著AI、HPC等的發(fā)展,全球算力需求快速增長,數(shù)據(jù)中心必須要更快部署,才能滿足算力需要。未來5年,在全球算力高速增長的驅(qū)動下,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度將從當前平均9~12個月,縮短到6個月,甚至更短。

趨勢四:高密化。后摩爾定律時代,芯片、服務(wù)器技術(shù)的發(fā)展,正在推動數(shù)據(jù)中心從低功率密度走向高功率密度。未來,在IDC或云計算的主流業(yè)務(wù)應(yīng)用場景中,x86服務(wù)器、ARM服務(wù)器以及AI服務(wù)器將會混合使用,預(yù)計到2027年,一個典型的數(shù)據(jù)中心,其單機柜功率將從當前的6~8kW/柜提升到12~15kW/柜。

趨勢五:彈性擴容。一般情況下,數(shù)據(jù)中心的生命周期在10~15年,而存儲、服務(wù)器的生命周期只有3~5年,這就意味著,在一個數(shù)據(jù)中心中往往會同時存在三代存儲、服務(wù)器產(chǎn)品,因此,未來數(shù)據(jù)中心必須要具備彈性升級能力,1代基礎(chǔ)設(shè)施能夠匹配未來2~3代IT功率的演進。

趨勢六:預(yù)制化。如今,預(yù)制化已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主流方式。首先是產(chǎn)品的預(yù)制化,包括供電系統(tǒng)預(yù)制化與溫控系統(tǒng)預(yù)制化,讓客戶可以像選購產(chǎn)品一樣選購供電和溫控系統(tǒng);其次是數(shù)據(jù)中心整體的預(yù)制化,未來,大型數(shù)據(jù)中心將走向集約化、規(guī)?；?從千柜建筑到萬柜園區(qū),基礎(chǔ)設(shè)施要求按需部署、安全可靠,預(yù)制化將成為重要手段。

趨勢七:儲備一體。隨著電網(wǎng)中可再生能源的占比快速增加,電網(wǎng)的穩(wěn)定性正面臨新的挑戰(zhàn),采用儲備一體的方式,可以更好地解決數(shù)據(jù)中心供電可靠性問題。首先,通過參與電網(wǎng)的調(diào)頻調(diào)峰,既能解決電網(wǎng)穩(wěn)定性問題,又能獲取相應(yīng)收益;其次,可基于各區(qū)域的峰谷價差進行獲利;第三,通過儲能削峰,可提升出電率,從而部署更多IT機柜,實現(xiàn)更高收益。

趨勢八:分布式制冷。據(jù)Uptime統(tǒng)計,制冷系統(tǒng)故障是繼供電、網(wǎng)絡(luò)故障之后數(shù)據(jù)中心的第三大宕機原因。傳統(tǒng)集中式制冷故障域大,可靠性低,一旦出現(xiàn)故障,往往會影響整個數(shù)據(jù)中心的可靠運行;而分布式制冷針對單個Datahall配置冷源,并按需設(shè)置冗余,單臺設(shè)備故障機房仍可正常運行,不會對其它機房造成任何影響,可大幅提升數(shù)據(jù)中心的可靠性。

趨勢九:智能營維。在數(shù)據(jù)中心運維管理需求和創(chuàng)新管理技術(shù)的雙重驅(qū)動下,智能營維的重要性日益凸顯。一方面,智能運營通過對業(yè)務(wù)負載的模型進行預(yù)測,可以更有針對性地指導冷、電、空間資源的分配,實現(xiàn)資產(chǎn)價值最大化;另一方面,智能運維可以對海量的配置、狀態(tài)、告警、日志等運維數(shù)據(jù)進行分析,實現(xiàn)隱患識別、故障定位、節(jié)能調(diào)優(yōu)等,提升數(shù)據(jù)中心運維效率。

趨勢十:安全可信。數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字世界的底座,是當今社會經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵保障,安全可信的重要性不言而喻。數(shù)據(jù)中心應(yīng)該同時具備可靠、可用、安全、韌性、安全、隱私六個方面的能力。數(shù)據(jù)中心要做到這一點,需要在硬件層面,結(jié)合預(yù)測性AI,從被動安全走向主動安全;在軟件層面,構(gòu)建從系統(tǒng)接入到結(jié)果審計的分層級防御能力,從而有效抵擋惡意或非惡意的人為攻擊和威脅。

打造創(chuàng)新產(chǎn)品,讓下一代數(shù)據(jù)中心照進現(xiàn)實

針對新型數(shù)據(jù)中心的建設(shè),早在2021年,工信部發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》就已經(jīng)提出:與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,新型數(shù)據(jù)中心具有高技術(shù)、高算力、高能效、高安全等特征。

如今,華為數(shù)據(jù)中心能源所提出的十大趨勢,無疑是對新型數(shù)據(jù)中心這幾大特征的細化和深入剖析。與此同時,華為數(shù)據(jù)中心能源也在基于“綠色、極簡、智能、安全”四大核心理念,打造面向大型數(shù)據(jù)中心、中小型數(shù)據(jù)中心和關(guān)鍵供電的三大場景化解決方案,包括預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心、智能微模塊、智能供電(UPS、智能鋰電、電力模塊)、智能溫控、智能管理系統(tǒng)等,切實幫助數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)加速邁向低碳智能新時代。

預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心是面向新建無樓場景的解決方案,具有快速交付、PUE可承諾等優(yōu)勢。預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心融合箱式裝配式建筑及智能模塊化數(shù)據(jù)中心技術(shù),采用全模塊化設(shè)計,可預(yù)制化交付。功能模塊在工廠預(yù)制、預(yù)調(diào)測,建設(shè)周期相比傳統(tǒng)方案加快50%以上。

武漢市在建設(shè)人工智能計算中心過程中,通過采用預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案,實現(xiàn)180天項目投運,上線時間縮短50%以上,大幅減少建筑垃圾。不僅如此,武漢人工智能計算中心借助整體的數(shù)據(jù)中心設(shè)計以及AI節(jié)能等智能化手段,將PUE降至1.25,每年可節(jié)省超過340萬度電,生命周期內(nèi)預(yù)計減少碳排放42000噸。

智能微模塊是面向室內(nèi)場景的模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案,具有快速交付、不挑機房環(huán)境等優(yōu)勢。智能微模塊通過i3(iPower、iCooling、iManager)構(gòu)筑核心子系統(tǒng)智能化,可全面提升供配電,溫控系統(tǒng)可靠性、節(jié)能性。

青海省海南州大數(shù)據(jù)中心主機房通過采用華為智能微模塊解決方案,已經(jīng)將“極簡、綠色、智能、安全”落到實處。其中,數(shù)據(jù)中心建設(shè)進度比原計劃提前了3個月;實測PUE達到1.4以下,比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)能效提高30%以上;實現(xiàn)供電、制冷、運維智能化管理;數(shù)據(jù)中心設(shè)計符合Tier3+和國標A級設(shè)計標準。由此,海南州大數(shù)據(jù)中心也成為青海省最先進、可靠性等級最高的云計算數(shù)據(jù)中心。

智能供電包含UPS、智能鋰電及電力模塊等產(chǎn)品和解決方案,通過融合“比特管理瓦特”的理念,智能供電利用AI技術(shù)實現(xiàn)了預(yù)測性維護,可有效降低運維難度,為數(shù)據(jù)中心及關(guān)鍵供電提供可靠綠色的供電解決方案。

三峽集團在打造華中地區(qū)最大綠色零碳數(shù)據(jù)中心集群過程中,借助全鏈融合電力模塊解決方案,比原規(guī)劃多部署機柜500個;借助高效溫控結(jié)合AI能效調(diào)優(yōu),實現(xiàn)年省電超過5000萬度;采用綠色預(yù)制化建設(shè)模式,將TTM縮短50%,實現(xiàn)業(yè)務(wù)提前一年上線。

智能溫控包含間接蒸發(fā)冷卻、風冷和冷凍水等產(chǎn)品解決方案,通過架構(gòu)和核心器件的創(chuàng)新,并融合”Bit管理Heat”的理念,可更加高效利用自然冷源,為數(shù)據(jù)中心提供可靠綠色的制冷解決方案。

智能管理系統(tǒng)則包含本地版本、云化版本的管理系統(tǒng),以及iCooling@Al能效調(diào)優(yōu)方案,借助AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用,為數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一管理、高效運維運營能力和AI節(jié)能優(yōu)化能力。

華為貴安數(shù)據(jù)中心通過采用AHU散熱技術(shù)最大化利用自然冷源,以及基于AI的iCooling解決方案進行能效調(diào)優(yōu),實際運行時的PUE可低至1.12,每年可減少碳排放81萬噸;中國聯(lián)通中原數(shù)據(jù)基地采用華為iCooling方案,實現(xiàn)了能效的全局優(yōu)化,冷凍站的總功耗下降了8%~10%,溫控系統(tǒng)末端能耗降低了約10%,有效降低數(shù)據(jù)中心PUE約12%,每年節(jié)省電力高達832萬度。

繼往開來,用持續(xù)創(chuàng)新譜寫數(shù)據(jù)中心能源新篇章

得益于新基建、“東數(shù)西算”工程的持續(xù)推進,以及大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用,數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)在過去幾年間一直保持著快速發(fā)展勢頭。而對于華為數(shù)據(jù)中心能源來說,剛剛過去的2022年既是創(chuàng)新產(chǎn)品持續(xù)迭代的一年,也是備受客戶和伙伴認可的一年。

2022年5月,憑借出色的產(chǎn)品表現(xiàn)和服務(wù),華為數(shù)據(jù)中心能源獲得來自客戶、合作伙伴和專業(yè)評委的一致認可,連續(xù)三年獲評DCS AWARDS“年度最佳數(shù)據(jù)中心設(shè)施供應(yīng)商”;華為智融電力模塊、新一代邊緣數(shù)據(jù)中心解決方案、超融合智能供配電技術(shù)及數(shù)據(jù)中心不間斷電源超級ECO技術(shù)等也是廣受贊譽,榮獲多個創(chuàng)新成果獎。

去年年底,華為電力模塊、模塊化不間斷電源(UPS)、智能鋰電(SmartLi)、間接蒸發(fā)冷卻、行級直流變頻空調(diào)、智能微模塊、預(yù)制模塊化、制冷系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)(iCooling)等八項創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)和高效節(jié)能設(shè)備,更是入選《國家工業(yè)和信息化領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄(2022)》,成為新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的優(yōu)選項。

不久前,科智咨詢發(fā)布的《2022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》預(yù)測,未來三年,傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)市場規(guī)模將持續(xù)增長,預(yù)計到2025年將達到2165億元,三年復(fù)合增長率可達17.2%。面對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機遇,華為總結(jié)出數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢,不僅為數(shù)據(jù)中心的設(shè)計、建設(shè)和營維標出了關(guān)鍵點,也為整個數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展描繪出一條清晰路徑。

更重要的是,華為不止給出了對數(shù)據(jù)中心能源未來發(fā)展趨勢的洞察,還憑借持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和深厚的應(yīng)用實踐,為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向下一代數(shù)據(jù)中心的升級提供了一整套創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案,將數(shù)據(jù)中心能源的十大趨勢落到實處,加速新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展和建設(shè)。

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