我們知道,所有行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,所帶來的應(yīng)用創(chuàng)新都源自數(shù)據(jù)中心。這意味著,作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)“底座”的數(shù)據(jù)中心將會獲得長期持續(xù)的增長機(jī)會。
數(shù)據(jù)中心本身是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,包括了計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等IT設(shè)備,以及保障這些設(shè)備穩(wěn)定運行的數(shù)據(jù)中心能源基礎(chǔ)設(shè)施,作為數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的“確定性”因素,數(shù)據(jù)中心能源的發(fā)展趨勢,一定程度上也決定數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的高度。
3月23日,華為數(shù)據(jù)中心能源領(lǐng)域總裁費珍福發(fā)布了數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢,包括低碳化、可持續(xù)發(fā)展、快速部署、高密化、彈性擴(kuò)容、預(yù)制化、儲備一體、分布式制冷、智能營維、安全可信。我們從這些“確定性”趨勢的背后,能夠讀出數(shù)據(jù)中心能源怎樣的未來之路?
01綠色可持續(xù)發(fā)展之路
數(shù)據(jù)中心對數(shù)字經(jīng)濟(jì)的推動作用固然可觀,但其建設(shè)和發(fā)展本身,也意味著巨大的能耗挑戰(zhàn)。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)計:目前數(shù)據(jù)中心用電占全球總電量的2%-3%,是典型能耗的大戶,而到2025年,全球數(shù)據(jù)中心將使用全球20%的電量,這意味數(shù)據(jù)中心要走向長期可持續(xù)發(fā)展,就必須要走向低碳節(jié)能和綠色化。
費珍福也認(rèn)為,低碳化是數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)最確定的一個趨勢。而要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施低碳,則應(yīng)該從“源頭、使用和回收”三個方面發(fā)力。
所謂源頭,是指通過綠色能源作為數(shù)據(jù)中心供電的源頭,數(shù)據(jù)中心綠電使用率會快速提高,預(yù)計到2027年將超過50%;使用則是數(shù)據(jù)中心高效節(jié)能的一個重要標(biāo)尺,如PUE就是衡量用能效率的關(guān)鍵指標(biāo)。按照工信部印發(fā)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021—2023年)》,我國已明確限定新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE要降低到1.3以下;能源回收,指的是余熱回收再利用,未來大型數(shù)據(jù)中心規(guī)模將越來越大(萬柜級),其產(chǎn)生的余熱將非?？捎^,若能加以利用,配合市政供熱管道,可用于建筑供暖。
其實,與低碳化趨勢相輔相成的就是可持續(xù)發(fā)展。尤其是業(yè)界普遍存在的唯PUE論,應(yīng)該走向包含CUE、PUE、WUE、GUE等多維的評價體系。
的確,綠色數(shù)據(jù)中心,是在土地,電力,資金,環(huán)境和算力能力等多種資源要素約束下,最大化的利用各項資源,平衡技術(shù)和各項指標(biāo)的最優(yōu)解,是多種技術(shù)與方案協(xié)同后的結(jié)果,這些綜合指標(biāo),并非一個PUE能夠代表。
同時,數(shù)據(jù)中心作為建筑,其全生命周期過程中的污染物排放及噪音污染等對周邊的環(huán)境影響都存在影響,環(huán)保排放也將成為未來新建數(shù)據(jù)中心的重點監(jiān)測要求。
除了數(shù)據(jù)中心的用電、運營期之外,其實數(shù)據(jù)中心的建設(shè)期也存在很多建設(shè)周期長和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范的問題,這也限制了數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展,因此“預(yù)制化”的趨勢,本質(zhì)上也屬于可持續(xù)發(fā)展的范疇。
一方面是產(chǎn)品預(yù)制化,包括供電系統(tǒng)預(yù)制化與溫控系統(tǒng)預(yù)制化,客戶可以像選購產(chǎn)品一樣選購供電和溫控系統(tǒng);另一方面,數(shù)據(jù)中心整體走向預(yù)制化,以華為云東莞數(shù)據(jù)中心為例,全部采用預(yù)制模塊化方案交付,根據(jù)規(guī)模不同,基本在6-9個月內(nèi)完成交付,匹配云服務(wù)快速上線需求。這種預(yù)制化的搭建,將是未來很多大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的模板。
02快速部署和高密化的高效之路
眾所周知,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心作為基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)周期長,部署效率低,但隨著數(shù)字化業(yè)務(wù)的驅(qū)動,對數(shù)據(jù)中心的快速交付能力提出了進(jìn)一步的要求。
尤其在AI、HPC的發(fā)展趨勢下,全球算力需求快速增長,未來5年復(fù)合增速超過50%。這部分的算力需求特征與傳統(tǒng)完全不同,它會在短時間爆發(fā)式增長,要求數(shù)據(jù)中心更快部署。
“我們判斷,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(dāng)前平均9~12個月@1000柜,縮短到6個月,甚至更短。”費珍福說。
快速部署代表著一種數(shù)據(jù)中心的高效,而設(shè)備級的高效則指向了“高密化”趨勢。我們其實看到新的CPU和GPU功耗都在大幅上漲,華為預(yù)測,一個典型的數(shù)據(jù)中心,其單機(jī)柜功率將從當(dāng)前的6-8kW/柜提升到12-15kW/柜@2027。這意味著數(shù)據(jù)中心會從低功率密度走向高功率密度,那么高密化就是一個必然的趨勢。
與此同時,快速部署和高密化會讓數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的IT基礎(chǔ)設(shè)施迭代變得更快,那么隨著IT設(shè)備功率持續(xù)上升,現(xiàn)有的設(shè)備就無法匹配未來的業(yè)務(wù)需求。因此,這就演變出了“彈性擴(kuò)容”的趨勢。
因此,未來的數(shù)據(jù)中心一定是具備彈性升級能力,1代基礎(chǔ)設(shè)施能夠匹配未來2到3代IT功率的演進(jìn)。同時,標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計將是實現(xiàn)彈性擴(kuò)容、按需部署的重要手段。
這幾個技術(shù)趨勢背后,一方面是由于業(yè)務(wù)的驅(qū)動,另一方面則是一種“確定性”的驅(qū)使,比如沒有快速部署的能力就會對業(yè)務(wù)快速擴(kuò)張產(chǎn)生不確定性,而沒有彈性擴(kuò)容的能力,也會對未來數(shù)據(jù)中心增加成本上不確定性的影響。所以,每一項技術(shù)趨勢的判斷或者說出現(xiàn),不僅與業(yè)務(wù)緊密相關(guān),也同業(yè)務(wù)的持續(xù)性和確定性相關(guān)。
03穩(wěn)定可靠的安全之路
數(shù)據(jù)中心能源,最初的邏輯就是一種“保證”,是數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運行的保障?？煽亢桶踩?一直是數(shù)據(jù)中心能源發(fā)展的根本動力。
數(shù)據(jù)中心也是一個長期與電打交道的行業(yè),電力供應(yīng)的穩(wěn)定與否和數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性息息相關(guān)。但隨著電網(wǎng)中可再生能源的占比快速增加,其本身的間歇性、隨機(jī)性等固有特性對電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。
這就代表著“儲備一體化”會成為一個技術(shù)趨勢,在備電的基礎(chǔ)上,疊加儲能,既能解決電網(wǎng)穩(wěn)定性問題,又能通過獲取相應(yīng)收益;同時,通過儲能削峰,可提升出電率,以此部署更多IT機(jī)柜,實現(xiàn)更高的收益。費珍福算了一筆賬:以北京1500柜,8kW/柜為例,其峰谷價差0.77元/kWh,以備電2小時,2充2放/天計算,年峰谷套利高達(dá)1390萬元;通過儲能削峰可提升出電率5%,多部署機(jī)柜110個,年收益可達(dá)380萬元/年。
另一個影響數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定性的因素來自于制冷系統(tǒng),傳統(tǒng)的集中式制冷方案復(fù)雜,包含冷水機(jī)組?冷卻塔?蓄冷罐?溫控末端?冷卻水泵?板式換熱器?管理系統(tǒng)等7大主設(shè)備、故障域大,特別不利于數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行。
由此,“分布式制冷”應(yīng)該成為主流方向,其針對單個Datahall配置冷源,并按需設(shè)置冗余,單臺設(shè)備故障機(jī)房可正常運行,更不會對其它機(jī)房造成任何影響,從架構(gòu)設(shè)計上大幅提升了數(shù)據(jù)中心的可靠性。
另外,隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模逐漸變大,管理復(fù)雜性提升,人為的運維管理也勢必會降低數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性。因此,“智能營維”的趨勢基本可以確定。這不僅可以通過,智能運營實現(xiàn)資產(chǎn)價值最大化,還有可以智能運維實現(xiàn)OPEX最優(yōu)化,可謂是一舉兩得。
最后則是數(shù)據(jù)中心整體的安全可信,費珍福認(rèn)為,數(shù)據(jù)中心的安全可信應(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。這就要在硬件層面,結(jié)合預(yù)測性AI,從被動安全走向主動安全;同時在軟件層面,構(gòu)建從系統(tǒng)接入到結(jié)果審計的分層級防御能力。
對行業(yè)發(fā)展趨勢的判斷,往往來自于技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng),自身業(yè)務(wù)的理解,和對行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的洞察,華為數(shù)字能源每年發(fā)布的十大趨勢,無疑正是建立在這些因素之上,通過這些趨勢背后的“確定性”,我們也看到了數(shù)字中心能源的未來之路。
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