液冷技术＋AI能效管理 数据中心节能减排两大法宝
2020年9月，中国在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。实现碳达峰、碳中和，是我国实现可持续性高质量发展的内在要求，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。
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“十四五”(2021—2025年)时期是我国实现“碳达峰”的关键窗口期，既要推进对现阶段“能耗大户”的能效优化转型，实现节能减排；也需要积极布局绿色能源体系，实施可再生能源替代行动。今年的政府工作报告中提出，有序推进碳达峰、碳中和工作，落实碳达峰行动方案。其中重点强调了，推进绿色低碳技术研发和推广应用，建设绿色制造和服务体系。我国也十分重视碳达峰、碳中和的政策指导，据企查查APP显示，和碳达峰、碳中和相关的政策已超过400多条。
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“双碳”目标落地，企业机遇与挑战并存
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我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标后，企业“双碳”战略转型凸显。“双碳”目标的落地，对企业而言充满着机遇与挑战。
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华云数据董事长、总裁许广彬表示，机遇方面，2022年将是“双碳”政策密集落地实施的行动年。这不仅将我国的绿色发展提升到新的高度，对节能环保产业提出了新的要求，也赋予了华云数据等科技企业新的使命和责任。华云数据将彰显新担当、体现新作为，进一步探索自主创新、绿色发展为导向的高质量发展实现路径，围绕碳达峰碳中和目标实现，发挥科技领先企业的带动作用，引领能源、电力、制造等行业践行绿色节能行动，努力成为国家实现“3060”目标的积极贡献者。
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挑战方面，许广彬认为，目前应该加快“双碳”相关制度标准的建立。在规范性下逐步落实“双碳”，能够更好地避免“一刀切”等模式的降碳带来的风险以及无序发展。对于科技企业而言，应该在大力发展绿色研发的同时，带动上下游企业共同参与绿色创新、绿色生产，共同构建“双碳”标准，让全产业链绿起来，以实际行动为国家“双碳”目标贡献力量。
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网宿科技副总裁胡世轩指出，机遇方面，双碳目标将带动数据中心领域液冷技术的加速应用，随着市场对液冷数据中心解决方案的需求增长，公司基于已有的液冷技术优势和完善的产品及服务体系，将迎来更好的发展空间。
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“与此同时，机遇也伴随挑战。目前，液冷技术的推广普及面临阻碍，尤其是在行业标准制定、液冷技术应用、余热利用技术方面。为此，我们需要加快技术融合，重视余热利用，进一步节能提效，实现液冷在更多行业的落地，持续壮大液冷数据中心市场。同时，我们也期望和业界共同制定并完善行业标准，引领数据中心产业绿色化、规范化发展。”胡世轩说道。
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降低数据中心能耗迫在眉睫
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在“双碳”目标大背景下，减少碳排放，节能减排是重中之重。数据中心是数字基础设施的重要载体。2020年数据中心建设被中央正式列入新基建战略，被视为“新基建的基础设施”、经济高质量发展的“数字底座”。截至2019年底，我国数据中心数量约为7.4万个，占全球数据中心总量的23%。
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数据中心作为典型的耗能大户，面临的节能任务更加艰巨与紧迫。最新数据显示，我国数据中心用电量已经占到了全社会用电量的2.6%左右。随着数据流量呈指数增长，数据中心设备功耗也在不断攀升，电能消耗数目弥巨和运营成本居高不下的问题愈发凸显，其能耗问题将成为重点整治对象。
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与耗电量居高不下形成反差的是，传统数据中心的能源效率却一直无法有效提升，整体水平处于偏低的状态。如何给数据中心“退烧”，构建绿色节能、高效稳定的新型数据中心？这既是国家能源战略所指，也是企业承担社会责任和实现降本增效的关键。
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近年来，国家和地方政府的多项政策已经对数据中心PUE值做出了限制，提出大力发展绿色技术。例如，2019年2月，工信部发布《三部门关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，明确提出到2020年，新建大型、超大型数据中心的PUE值要达到1.4以下。节能减排，降低数据中心的能耗，进一步限制PUE值，成各行各业工作重点。
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润迅数据副总裁胡文先表示，随着“双碳”战略的出台，中央及地方对数据中心能耗指标做出新规定，不仅对新建数据中心的审批收紧，更对存量数据中心的PUE提出要求，节能改造已成必选项。一是基础设施体系，比如配电系统、暖通系统、制冷系统、服务器设备等，每个环节都更新设备并进行相应的节能改造。二是技术更新，比如液冷、新能源供电等新型技术，与数据中心现有技术进行有机结合。另外，还需数据中心的规划设计方、设备厂商、解决方案提供商等多方的共同努力。
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在胡文先看来，数据中心节能的重点主要体现在四个方面：第一，数据中心所处的周边环境，比如温湿度环境、空间设计等都会影响数据中心的耗电量；第二，做好数据中心内部用电评估，定制适应的用电合约，同时改用省电节能的设备进行替换；第三，系统化管理用电设备，提高用电管理的精密度；第四，加强IT运维，依照数据中心实际用电状况进行定制化的设计，施行人为节省用电。
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液冷技术将迎来良好发展空间
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数据中心能源侧的碳排放主要来自于IT设备及基础设施的电力消耗，数据统计，在数据中心能耗结构中，主设备耗电占45%~55%，空调设备占35%~45%，电源及其他设备占10%~15%。节能降耗无疑是数据中心的重中之重，而冷却系统是数据中心节能的重点，冷却系统能耗占到数据中心总能耗的40%。与传统风冷技术相比，液冷系统耗电量方面约比风冷系统节省电量30%~50%，应用液冷技术的数据中心机房整体能效将得到30%提升。并且，随着数据中心单机柜功率密度不断提高，摩尔定律走向极限，液冷技术能带来更为直接的散热优势。
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“双碳”目标将带动数据中心领域液冷技术的加速应用，随着市场对液冷数据中心解决方案的需求增长，液冷技术将迎来更好的发展空间。行业主流的液冷技术分为单相浸没式液冷、两相浸没式液冷、喷淋式液冷和冷板式液冷等技术。
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与此同时，机遇也伴随挑战。目前，液冷技术的推广普及面临阻碍，尤其是在行业标准制定、液冷技术应用、余热利用技术方面。为此，产业界需要加快技术融合，重视余热利用，进一步节能提效，实现液冷在更多行业的落地，持续壮大液冷数据中心市场。同时，也期望和业界共同制定并完善行业标准，引领数据中心产业绿色化、规范化发展。
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国标PUE政策对数据中心PUE值提出严格管控，液冷技术将迎来更广泛的应用，但不会完全取代现有的风冷技术，未来数据中心温控市场将出现“风冷+液冷”协同发展的格局。落脚于存量数据中心的改造上，就需要针对客户的不同需求，提供定制化的液冷改造方案，综合考量其改造成本、运行效率和资源问题，帮助客户在满足PUE值要求的情况下实现经济效益的最大化。
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AI能效管理助力数据中心节能减排
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除了液冷技术外，AI能效管理系统也成为数据中心节能减排的一大法宝。北京国双科技有限公司(以下简称国双)的技术专家为TechWeb分享了在某银行应用AI能效管理系统带来的节能减排的效果。
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银行作为数据中心的核心应用领域，在聚焦安全可靠合规以及保障业务连续性方面，一直引领数据中心发展潮流。国双公司的技术专家表示，该银行为全球品牌价值500强、中国六大银行之一、领先的大型零售商业银行。其数据中心中央空调能耗仅次于IT设备能耗，2019年其PUE≈1.49，节能降耗迫在眉睫。同时，以人工调节为主、工作量大且依靠经验主义的设备管理，无法实现设备运行最优设置，这也是数据中心运营中的“硬伤”，智慧运营的呼声也越来越高。国双提供智慧能源解决方案，从能源精细化管理、AI优化控制、设备预测性维护等方面帮助客户实现节能降耗。
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国双为该银行打造数据中心AI能效管理系统，通过采集中央空调系统运行数据，利用机器学习、深度学习等技术，对中央空调系统进行智能优化控制，从全面感知到学习/思考，再到决策支撑，提升能源系统运行效率。
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效果对比数据显示，在原有的手动调节与系统自动调节相结合的控制方式下，中央空调系统平均功率1554.2kw；而AI优化控制方式下，平均功率1362.1kw，节能量192.1kw，AI节能率12.4%。水系统节能量95.3kW，节能率为8.7%，风系统节能量96.8kW，节能率为20.9%。按照该数据中心全年中央空调系统用电548万kWh计算，AI优化控制方式可为该银行减少近40万元/年的成本。可以预见，随着系统的持续应用，国双的智慧能源解决方案将产生更大的社会效益与经济效益。
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据透露，该银行还将与国双合力建设数据中心AI运维大脑，区别于传统的阈值设定、故障点位监测，国双通过数据中心故障预警算法，利用大数据、机器学习方式搭建系统点位预警算法模型，提高报警准确率；通过搭建数据中心运维知识图谱，解决数据中心运维知识资产积累难的问题；基于故障预警及运维知识图谱，搭建数据中心设备设施故障智能诊断系统，提高设备运维效率，进一步提升数据中心运营智慧化。
