本文來(lái)自中國(guó)電子報(bào)，作者/劉晶。
數(shù)字化、智能化是信息技術(shù)的主流，隨著低碳化需求的增強(qiáng)，信息技術(shù)的綠色化成為并列于數(shù)字化、智能化的第三大趨勢(shì)。數(shù)字化、智能化推動(dòng)的數(shù)字新基建方興未艾，綠色化、低碳化則要求信息基礎(chǔ)設(shè)備能耗持續(xù)降低、碳排放得到控制，因此綠色新基建的市場(chǎng)需求在“雙碳”風(fēng)口中放大。
剛剛過(guò)去的6月15日是中國(guó)第十個(gè)低碳日，在政府持續(xù)推動(dòng)之下，一批節(jié)能降耗、低碳綠色的技術(shù)、方案在5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心中落地實(shí)施，綠色化發(fā)展從國(guó)家戰(zhàn)略方針具化為每個(gè)建設(shè)方案的具體實(shí)現(xiàn)中。
從每個(gè)基站方案中降能耗
為了降低能耗，作為5G建設(shè)的主力軍，各地運(yùn)營(yíng)商結(jié)合技術(shù)發(fā)展和地方特點(diǎn)，采用了組合技術(shù)。
中國(guó)移動(dòng)西藏公司在中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)并不是大的省級(jí)分公司，自成立以來(lái)累計(jì)建設(shè)基站站點(diǎn)11654個(gè)，但西藏公司的“綠色行動(dòng)計(jì)劃”成效顯著，這些站點(diǎn)主要供電方式有純市電、市電+太陽(yáng)能、純太陽(yáng)能及太陽(yáng)能+風(fēng)能四種供電方式，其中太陽(yáng)能供電站有4075個(gè)，占比34.97%。
按照建站平均成本測(cè)算，除了維護(hù)成本外，太陽(yáng)能基站相對(duì)市電基站每年節(jié)省電費(fèi)11957.4元。單站每年節(jié)約用電1.31萬(wàn)千瓦時(shí)，折合1.62噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少碳排放8.02噸，這在生態(tài)本就脆弱的西藏地區(qū)更顯意義。
據(jù)重慶聯(lián)通相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，重慶聯(lián)通在保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的前提下，通過(guò)在4G/5G網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用智能協(xié)同深度休眠、智能符號(hào)關(guān)斷、智能通道關(guān)斷、智能載波關(guān)斷等節(jié)能技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)節(jié)能率達(dá)到44%。經(jīng)預(yù)估，日均可節(jié)省電量約7.3萬(wàn)度，全天節(jié)能效率達(dá)到29%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：工信部
中國(guó)聯(lián)通總結(jié)出了設(shè)備、站點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)“三位一體”的綠色節(jié)能理念。在設(shè)備層面，積極引入大帶寬和多天線等技術(shù)，5G設(shè)備集成度和能效逐步提升；在站點(diǎn)層面，通過(guò)共建共享、機(jī)房集中化、站點(diǎn)室外化部署，充分利用自然冷源，降低空調(diào)能耗，大幅提升站點(diǎn)效率；在網(wǎng)絡(luò)層面，采用人工智能算法預(yù)測(cè)基站流量趨勢(shì)，從時(shí)域、頻域、空域、功率域等維度自動(dòng)尋優(yōu)關(guān)斷部分有源器件。“未來(lái)，我們將引入智能引擎和網(wǎng)元智能化，實(shí)現(xiàn)‘業(yè)務(wù)智營(yíng)、網(wǎng)絡(luò)智優(yōu)、運(yùn)維智簡(jiǎn)’的‘自智’網(wǎng)絡(luò)，不斷推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)綠色低碳化發(fā)展。”中國(guó)聯(lián)通5G共建共享工作組組長(zhǎng)苗守野說(shuō)。
為控制5G基站能耗快速增長(zhǎng)，中國(guó)電信加快自主創(chuàng)新與產(chǎn)研協(xié)作，通過(guò)部署極簡(jiǎn)站點(diǎn)以桿替柜、以柜替房實(shí)現(xiàn)電費(fèi)下降30%、減少碳排放20%；通過(guò)自研5G BBU豎插機(jī)框，充分運(yùn)用空氣力學(xué)原理，大幅降低設(shè)備和空調(diào)能耗；通過(guò)試點(diǎn)5G BBU液冷系統(tǒng)，大幅降低了BBU制冷能耗，機(jī)房PUE降至1.1以下。中國(guó)電信還公布到“十四五”期末，實(shí)現(xiàn)單位電信業(yè)務(wù)總量綜合能耗和單位電信業(yè)務(wù)總量碳排放下降23%以上。“十四五”期間，實(shí)現(xiàn)4G/5G網(wǎng)絡(luò)共建共享節(jié)電量超過(guò)450億度，新建5G基站節(jié)電比例不低于20%。
此外，提高每瓦特傳送的比特量，即提高能源利用效率，也是5G兼顧設(shè)備高性能和低碳的必要手段，華為的“高密度”基站可以因?yàn)樯漕l單元的集成獲得30%以上的節(jié)能收益。在中興通訊看來(lái)，綠色5G包含兩個(gè)方面，一方面是網(wǎng)絡(luò)本身碳排放的持續(xù)降低，構(gòu)建一張具有極致能效比的低碳5G網(wǎng)絡(luò)；另一方面，是充分利用5G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合賦能平臺(tái)與行業(yè)組件，賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在提高經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)效率的同時(shí)節(jié)能減排。
數(shù)據(jù)中心向全周期低碳化發(fā)展
東數(shù)西算國(guó)家工程除了要解決如何均衡東西部的算力問(wèn)題，更要解決能源的利用率問(wèn)題。智能化、數(shù)字化大潮與低碳化要求相遇，必然會(huì)讓具有強(qiáng)烈增長(zhǎng)意愿的數(shù)據(jù)中心拒絕野蠻生長(zhǎng)，走綜合考慮數(shù)據(jù)中心的使用效率和用能效率的綠色之路。
數(shù)據(jù)來(lái)源：科智咨詢、中金公司
據(jù)測(cè)算，未來(lái)5年全球算力的復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)50%，2026年的算力會(huì)比今天增長(zhǎng)10倍以上。目前在20多個(gè)城市建設(shè)的人工智能計(jì)算中心，都是處于上線即飽和的狀態(tài)，AI的發(fā)展對(duì)算力的需求更高。
那么，數(shù)據(jù)中心減排的壓力有多大？
清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)高文勝說(shuō)，我國(guó)IDC發(fā)展速度很快，平均每年新增40%，其中新建的數(shù)據(jù)中心占新增規(guī)模的70%。相應(yīng)的能源消耗也在攀升，能源支出占數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)支出的95%。數(shù)據(jù)中心的用電量占全社會(huì)的用電量快速增長(zhǎng)，2020年為2.75%，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到4.05%。數(shù)據(jù)中心的未來(lái)發(fā)展將嚴(yán)重受限于其功耗預(yù)算和碳排放配額。
受碳減排壓力，數(shù)據(jù)中心未來(lái)發(fā)展更傾向做全生命周期的低碳管理。
華為技術(shù)有限公司高級(jí)副總裁、華為數(shù)據(jù)中心能源軍團(tuán)CEO楊友桂認(rèn)為，未來(lái)數(shù)據(jù)中心將從唯PUE論走向包含PUE（用電效率）、CUE（環(huán)保效率）、GUE（土地效率）、WUE（用水效率）在內(nèi)的多維評(píng)價(jià)體系。
從數(shù)據(jù)中心的建設(shè)開(kāi)始，高能效的供配電產(chǎn)品以及組裝模式不斷創(chuàng)新，如疊層數(shù)據(jù)中心、廂體數(shù)據(jù)中心、柜式數(shù)據(jù)中心等。“整個(gè)架構(gòu)的極簡(jiǎn)化，會(huì)推動(dòng)數(shù)據(jù)中心‘建筑預(yù)制化、機(jī)房模塊化’的建設(shè)進(jìn)程。”楊友桂說(shuō)，“以前的建設(shè)是現(xiàn)場(chǎng)施工完成鋼筋混凝土，下一代的數(shù)據(jù)中心的建筑形態(tài)是嵌入式的鋼結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，在工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)組裝。”
下一代數(shù)據(jù)中心的“低碳”化，包括有供電源頭的綠色化，太陽(yáng)能、水電、風(fēng)電需要更方便地接入數(shù)據(jù)中心。
在數(shù)據(jù)中心的制冷方面，應(yīng)盡可能多地利用自然冷源，減少電損耗。目前比較廣泛采用的是間接蒸發(fā)冷水系統(tǒng)、自然冷源、湖水制冷、水冷離心式空調(diào)系統(tǒng)、中水循環(huán)技術(shù)、間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)。中國(guó)電信在海南與海蘭信合作開(kāi)發(fā)的海底數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，將數(shù)據(jù)艙安放在海底，利用海水資源進(jìn)行冷卻，單艙P(yáng)UE測(cè)試值低于1.1，空調(diào)系統(tǒng)全年海水自然冷卻，整個(gè)系統(tǒng)幾乎無(wú)淡水資源消耗，年WUE為0。
但在西部，特別是水資源不豐富的地方如內(nèi)蒙古烏蘭察布盟，全年平均氣溫低、經(jīng)常有大風(fēng)，可以推進(jìn)“風(fēng)進(jìn)水退”，用風(fēng)制冷。此外近端制冷、液冷也會(huì)成為主流的制冷方式，風(fēng)冷、液冷并存將是常態(tài)。
全生命周期管理需要考慮如何提高數(shù)據(jù)中心的上架率，上架率超過(guò)50%以上，數(shù)據(jù)中心會(huì)獲得更好的PUE。此外，數(shù)據(jù)中心所用材料需要更加環(huán)保，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的余熱也可以回收利用。
綠色基建更要求提高能力
數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重逐年上升，2020年占比已經(jīng)達(dá)到36%，預(yù)計(jì)到2025年將占GDP總值的半壁江山。
支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的是龐大的信息基礎(chǔ)設(shè)施，而且自2020年開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始啟動(dòng)以5G、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為核心領(lǐng)域的數(shù)字新基建，帶動(dòng)5G基站建設(shè)總量、數(shù)據(jù)中心機(jī)架建設(shè)總量快速增長(zhǎng)。截止今年6月，最新的數(shù)據(jù)是5G基站已經(jīng)建設(shè)了161.5萬(wàn)個(gè)?？梢钥吹?，自2020年到2022年，我國(guó)5G基站每年新增約65萬(wàn)站。
信通院《數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)2022》顯示，按照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架2.5KW統(tǒng)計(jì)，截至2021年年底，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)到520萬(wàn)架，近5年年均復(fù)合增速超過(guò)30%。受東數(shù)西算、一體化大數(shù)據(jù)算力網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的推動(dòng)，新型數(shù)據(jù)中心將有新一輪的建設(shè)。
2021年10月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等五部門(mén)也聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見(jiàn)》，其中要求新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心電能利用效率不超過(guò)1.3；到2025年，數(shù)據(jù)中心電能利用效率普遍不超過(guò)1.5。
專(zhuān)家認(rèn)為，數(shù)字基建對(duì)碳排放帶來(lái)的影響應(yīng)該從兩方面分析，一個(gè)是受需求驅(qū)動(dòng)，大量的數(shù)字基建將產(chǎn)生明顯的能耗；另一個(gè)角度來(lái)看，數(shù)字基建在實(shí)現(xiàn)減排效益同時(shí)，對(duì)經(jīng)濟(jì)有顯著的帶動(dòng)作用。GSMA研究顯示，當(dāng)前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)占全球碳排放的0.4%，然而對(duì)于其他行業(yè)的節(jié)能減排可以實(shí)現(xiàn)10倍的杠桿效應(yīng)。中國(guó)電信總經(jīng)理李正茂表示，算力每投入1元，將帶動(dòng)GDP增長(zhǎng)3-4元。
