数据中心的数据中心的可再生能源
数据中心内的能源消耗,总体而言是非常有效的。随着虚拟化和云计算的增长,数据中心的整体能源使用效率才会有所改善。能源浪费最严重的阶段其实是制造能源的时候。
无论是煤、煤气或燃油为数据中心提供能源,大量能源损失都发生在其产生阶段。大多数化石燃料系统也都位于远离市区的地方。更先进点,更小型的能源制造设备可以改善这种情况。高温燃料电池采用一系列碳氢化合物燃料,将其分解为氢,然后从空气中获取氧,用于创造电能,并产生热量与水分。
关键在于尽可能多的捕捉输出。燃料电池产生的热能可以被用于为寒冷的空间提供供暖,甚至为水加热。手机燃料电池所产生的纯净水有助于缓解位于缺水地区数据中心的用水紧张。可再生资源如太阳能与风能同样可以用来进行电解水,为燃料电池制造氢。然后可能建立一个真正可再生的连续数据中心主电源系统。这种方法不一定是制造电能的最便宜方式,和那些交钱就能获得能源的方法相比,但它确实一个为数据中心长期供电的有效手段。
新数据中心。
新数据中心将是一座获得国际三级认证的10兆瓦设施。EAC将采用现场太阳能电池板,完全由可再生能源供电,并使用MYNeste柴油提供备用电力。
EAC全称是EstimateatCompletion,实质是挣值技术涉及的一个参数。
未来数据中心将受大数据和物联网所影响
如今,大数据正在不断拓展和扩大。据科学日报2013年的报道,全世界范围内所有数据的90%都是在过去两年中产生的。凡尔纳环球公司技术服务总监豪尔赫?巴尔塞尔斯指出,全球各地有25亿个互联网用户,在美国就有大约2.5亿个用户,特别是在过去的十年,用户的数量和水平呈现爆炸式增长。
从我们的Fitbits到手机摄像头,所有连接到互联网的各种类型的设备数量庞大,这些设备所产生的数据和未来的潜力导致计算和存储的需求呈指数增加。
大数据和物联网将如何影响数据中心?这是巴尔塞尔斯在将要召开的数据中心全球会议和博览会上演讲的主题。本次会议将包括许多专题会议,将会涉及数据中心的管理者和经营者面对的问题,以及数据中心的新技术。
大量的计算和存储需求产生更多的电力需求
巴尔塞尔斯说,他说其演讲主题重点是围绕数据中心的管理者和经营者所问的问题。比如“我们现在的电力基础设施能否处理所有产生的数据呢?我们能提供足够的电力吗?”。这还将引出了下一个问题:“你知道你的数据中心现在获得的电力,那么在5年或10年或15年以后呢,那时该如何应对?“
为了支持计算和存储今天的需求,“我们的数据中心需要质量可靠、高效节能的,采用可再生能源的充足电力。”他说。
不断增长的数据需求导致更大的电力需求和成本。凡尔纳全球公司位于冰岛凯夫拉维克的数据中心,已经建立了围绕可再生能源接入,可靠和具有成本效益的电源策略。探讨电力因素对数据中心影响,巴尔塞尔斯对此具有独特的视角。
电力的底线
巴尔塞尔斯表示,从财务的角度来看电力是很重要的。当数据中心管理者展望未来计划的成本,在如何计算电力定价时,却不知道未来会发生什么。
电力成本在今天的数据中心设施的位置产生巨大的影响。当客户着眼于市场的发展趋势时,其共同点就是“电力的价格”。巴尔塞尔斯说。
需求改变位置
“你看目前人们不在大都市地区建设新的数据中心。在过去的十年中,数据中心都尽量远离人口中心,向偏远地区地区发展。比如美国西北太平洋地区的华盛顿州、俄勒冈、甚至美国犹他州,”他说。“而全球数据中心位于北欧地区,包括冰岛。”
他举例说,Facebook在瑞典建设和数据中心,其电网是超级可靠的。而谷歌公司在芬兰建设的数据中心,从2015年开始,其电力来自可再生能源。(根据此前DCK的报道:谷歌公司在芬兰的哈米纳数据中心将在2015年主要采用风能发风,谷歌公司与一个陆上风电场供电公司签署了补充协议,因此该数据中心将采用100%的可再生能源发电。)
这种供电可靠性在美国当前却不可用。“例如,海湾地区的电力并不是持续的。其可靠性不高。”巴尔塞尔斯说。
北方气候的另一个好处是较低的散热需求。“在数据中心的总体成本中,冷却成本占到发电成本的30%到40%。”他说,“数据中心正在寻找那些终年有凉爽的气候的地点。”这减少了降低服务器的进气温度所需要产生的冷空气(无论是通过传统的冷却方式,或通过蒸发冷却)。
实用的可靠性
我们日前依赖的全天候的电力基础设施并不是都那么可靠。巴尔塞尔斯说人们往往很快忘记供电可靠性的问题。他引用了桑迪飓风和2003年美国东北电网导致大面积停电的事例。
“2003年的事故导致5000万人受灾。我们这么快就忘记了,”他说。“电力的可靠性是一个让人关注的问题,不只是在美国,在全世界也是如此。”
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加快制定碳达峰行动方案,推进产业结构升级和低碳化发展
碳中和指通过植树造林、节能减排等方法增加碳吸收量,将碳吸收量与碳排放量抵消,实现碳中和。碳达峰就是二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后再慢慢减下去,是碳中和前必须经过的阶段。
2020年9月,在第75届联合国大会上,我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达峰,努力争取2060年实现碳中和。2020年12月,中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年的重点任务之一。
2021年3月,政府工作报告中指出将制定2030年前碳排放达峰行动方案,推进优化产业结构和能源结构,大力发展新能源。
数据中心规模扩大,能耗随之增加
数据中心是数字经济的核心基础设施,我国政府已将数据中心列为七大“新基建”领域之一,同时工信部也将其纳入国家新型工业化产业示范范畴。受益于云计算、5G、物联网、VR/AR等新应用的广泛兴起,我国IDC业务收入连续高速增长,2020年全年规模实现2238.7亿元,同比增长43.3%。
数据中心是公认的高耗能行业,过去十年间,我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增,2018年,全国数据中心总耗电量1500亿千瓦时,达到了社会总用电量的2.19%。预计到2025年,占比将增加一倍,达到4.05%。
当前中国的电力结构仍以燃煤发电为主,在数据中心供电结构中,火电占比超过70%,会产生大量的温室气体及其他污染物。
碳中和政策影响下,推进建设节能型绿色数据中心建设政策陆续出台
碳中和目标背景下,国家发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》等政策,提出强化数据中心能源配套机制,推进建设绿色数据中心,实现数据中心行业碳减排。
北上广深为首的核心一线城市纷纷推出节能减排政策,对IDC的PUE能耗水平进行严格控制,在能耗总量限制基础上大力推进绿色数据中心建设,同时对核心土地指标进行管制。
政策限制高PUE值数据中心入场,数据中心降PUE大势所趋
PUE(Power Usage
Effectiveness)是衡量数据中心运行效率的指标,其越接近于1,代表数据中心对于电能的利用越有效率。根据《全国数据中心应用发展指引》数据,2017-2019年,我国在用超大型、规划在建大型和超大型数据中心PUE值均呈下降趋势,说明降低数据中心的PUE值并实现能耗降低成为发展趋势。
从区域分布来看,河北、西藏、江苏、山西、湖南等地数据中心PUE值处于较高水平。国家和地方持续出台一系列政策引导数据中心绿色发展,对数据中心PUE提出了明确指标,数据中心一直在加快绿色化发展,不少优秀数据中心获得了数据中心绿色等级4A、5A级,部分达到国际领先水平。
随着国家绿色数据中心政策及地方政策的逐步推进,未来,数据中心在降低PUE的同时,可通过自建或采购可再生能源电力、购买绿电证书、碳排放交易等手段加快实现碳中和目标。
根据《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》指出,中国企业数据中心PUE值有明显改善。PUE值大于2.0的企业从2012年的34.6%降至2019年的2%,小于1.5的企业从3.7%上升到12.9%。但依然有85%的受访企业数据中心的PUE值在1.5-2.0间,存在较大提升空间。
绿色数据中心建设加快,互联网和通信领域较多
数据中心是未来为数不多能源消耗占社会总用电量比例持续增长的行业。因此,数据中心行业需要积极践行碳中和,对于我国在2060年前实现碳中和的目标意义重大。因此,各地数据中心绿色化建设加快。2021年1月,工业和信息化部、国家发展改革委、商务部、国管局、银保监会、国家能源局确定了60家2020年度国家绿色数据中心名单,如下:
分领域来看,互联网领域和通信领域绿色数据中心数量较多,分别有25个和21个,占比分别为41%和35%此外金融领域有10个,占比17%,公共机构和能源领域分别占5%和2%。
碳中和背景下,能源使用由传统能源向可再生能源转变
《欧洲气候中立数据中心公约》指出到2025年12月31日,数据中心使用电力可再生能源将达到75%,到2030年12月31日达到100%的使用可再生能源,并达到无碳绿色数据中心水平。使用绿色清洁能源成为数据中心节能减排的重要途径。
国内来看,如果未来五年数据中心采用市电的比例维持2018年水平,而企业不采取额外措施提高可再生能源使用,到2023年数据中心用电五年内将新增6487万吨的二氧化碳排放量。如果通过提高可再生能源上网消纳以及数据中心企业更主动采购可再生能源等措施,将避免二氧化碳排放1583万吨。
——更多数据来请参考前瞻产业研究院《中国数据中心行业市场需求与投资战略规划分析报告》。
近日,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》的通知指出,在交通、能源、工业和市政等基础设施的规划和建设中同步考虑5G网络建设,优化数据中心建设布局,新建大型、超大型数据中心原则上布局在国家枢纽节点数据中心集群范围内。
方案提出,到 2025 年,数据中心和 5G 基本形成绿色集约的一体化运行格局。数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。全国数据中心整体利用率明显提升,西部数据中心利用率由30%提高到50%以上。
零碳未来(重庆)能源发展有限公司采用生物 科技 和相变技术,运用多年 科技 成果,成功研制谷电通系列产品。其主要技术是采用 正温度“结冰” 的相变材料作为蓄冷介质,在夜间用电低谷期,利用电力制冷储存在蓄冷装置 中,在白天峰电时段将储存的冷量释放出来,满足数据中心的降温需求,减少空调电力负荷。实践表眀,蓄冷技术可以转移尖峰时段40%~50%的空调制冷负荷,大幅减少了白天高峰电价时段用电量,既降低了空调系统的整体运行费用,又有效助力电力负荷移峰填谷。同时,夜间制冷将有助于实现绿色电力的使用,减少用能过程中二氧化碳排放,降低数据中心的PUE值,满足绿色机房标准,实现数据中心空调系统减碳降 费的目标。
对于新建数据中心,可以通过对项目所在地自然资源进行充分评估及论证,有条件的地区可以充分利用风力、太阳能、自然冷却等技术为数据中心提供冷源。同时,采用天然气冷热电三联供作为系统的补充,以此构成以可再生能源为主、天然气分布式能源为辅、市电协同的多能互补综合能源系统,提高能源综合利用效率。实现数据中心的能源低成本、低排放、自主管理的能源体系,助力数据中心实现绿色低碳转型。
零碳未来(重庆)能源发展有限公司系京天集团旗下企业,主要经营智慧能源、移动热能配送、光储采暖、谷电通、碳咨询、脱碳技术等项目的技术研发、产品制造、运营管理等业务,国家级高新技术企业、国家知识产权试点单位、国家知识产权优势企业、拥有100余项国家专利成果。公司致力于零碳能源融合式发展,积极打造 “零碳酒店、零碳小镇、零碳园区、零碳数据中心、零碳医院”等“零碳”品牌 。未来,公司将以先进的技术、过硬的产品服务于众多企业,帮助企业高效实现零碳转型发展,助力实现碳中和目标。