逐向雙碳：東數(shù)西算中的綠色需求與競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)

如果盤點(diǎn)2022年上半年科技圈最火熱的風(fēng)口，東數(shù)西算絕對(duì)榜上有名。2022開年，國(guó)家發(fā)改委、工信部等四部委就確定了“東數(shù)西算”工程的建設(shè)。在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)等八地，建立十個(gè)數(shù)據(jù)中心集群，以完成全國(guó)一體化數(shù)據(jù)中心體系的總體布局與設(shè)計(jì)，集約化的數(shù)據(jù)中心建設(shè)自此拉開了帷幕。

東數(shù)西算工程的確立源于東西部地區(qū)對(duì)于算力、能源的供需調(diào)節(jié)，東部發(fā)達(dá)地區(qū)數(shù)據(jù)、算力需求旺盛，但處理數(shù)據(jù)的算力設(shè)施與供應(yīng)的能源在寸土寸金的東部發(fā)展被成本與能耗局限。而西部地區(qū)的土地、能源等資源豐富，數(shù)據(jù)中心在西部地區(qū)集群化、中心化的規(guī)劃與發(fā)展，可優(yōu)化數(shù)據(jù)中心空間布局，有效利用西部地區(qū)可再生能源促進(jìn)數(shù)據(jù)中心綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心資源，算力需求正推動(dòng)數(shù)據(jù)中心快速部署，然而24小時(shí)不間斷運(yùn)行的大數(shù)據(jù)中心也是能耗大戶。研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，過去十年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增。據(jù)IDC預(yù)計(jì)，到2024年數(shù)據(jù)中心耗電量將占到全社會(huì)耗電量的5%以上。

在雙碳戰(zhàn)略背景的要求下，能耗大戶數(shù)據(jù)中心也被政府重點(diǎn)“關(guān)照”。東數(shù)西算工程中，對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，更強(qiáng)調(diào)低碳節(jié)能，數(shù)據(jù)中心PUE值的要求也越來越高。

數(shù)據(jù)中心的PUE使命

PUE值特指的是數(shù)據(jù)中心衡量能耗標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)數(shù)值，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT設(shè)備消耗能源的比值。簡(jiǎn)單來說，PUE值越接近1，意味著節(jié)能減排程度越好，PUE值越大，表明制冷和供電等配套基礎(chǔ)設(shè)施所消耗的電能越大。

可持續(xù)的發(fā)展要求下，中央及地方多次提出對(duì)高耗能行業(yè)進(jìn)行節(jié)能降碳改造，數(shù)據(jù)中心作為傳統(tǒng)的能耗大戶，多次被列入重點(diǎn)領(lǐng)域，提出明確的改造要求。

2019年2月，工信部出臺(tái)《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》規(guī)定，到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE降至1.4以下。

2021年7月，工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》，針對(duì)數(shù)據(jù)中心耗能大的特點(diǎn)，要求新建數(shù)據(jù)中心能效水平穩(wěn)步提升、PUE逐步降低，可再生能源利用率逐步提高。此次東數(shù)西算，就要求張家口、韶關(guān)、長(zhǎng)三角、蕪湖、天府、重慶集群的PUE在1.25以下，林格爾、貴安、中衛(wèi)、慶陽(yáng)集群的PUE在1.2以下。

建設(shè)數(shù)據(jù)中心是風(fēng)口也是機(jī)遇，但無論是新增還是舊有的數(shù)據(jù)中心PUE值要求都較高，對(duì)數(shù)據(jù)中心的綠色改革來說，都是不小的挑戰(zhàn)。在國(guó)外，先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心PUE值小于2.而國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)中心PUE值在2-3之間，比全球的先進(jìn)數(shù)據(jù)中心平均數(shù)值高出一倍。

大多數(shù)國(guó)內(nèi)存續(xù)的舊數(shù)據(jù)中心，都是各大企業(yè)自建滿足自身的業(yè)務(wù)需求，這些數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)總結(jié)來說，集碎片化、粗放式建設(shè)為主，數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，里面有大量的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和交換機(jī)，自身的運(yùn)行過程本身的能源消耗就大，并且機(jī)房、空調(diào)降溫等基礎(chǔ)設(shè)施老舊，數(shù)據(jù)中心的能源消耗一直處于高位運(yùn)行。這也使得數(shù)據(jù)中心被業(yè)界詬病已久，直接影響到數(shù)據(jù)中心的健康發(fā)展。

對(duì)于新建的數(shù)據(jù)中心來說，面臨的問題相似，數(shù)據(jù)中心本身的運(yùn)行能耗巨大，對(duì)應(yīng)的能耗降低的各類技術(shù)還在成長(zhǎng)期，成本高并且效果不穩(wěn)定。雙碳戰(zhàn)略背景的要求下，東數(shù)西算的數(shù)據(jù)中心綠色需求PUE值小于1.3，對(duì)于IDC廠商來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。如何降低數(shù)據(jù)中心的能耗？讓PUE值越來越趨于1？新興的技術(shù)與應(yīng)對(duì)方案開始不斷崛起。

逐向雙碳：IDC綠改措施

研究統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心的耗能部分主要包括IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他設(shè)施，如安防設(shè)備、傳感器以及相關(guān)數(shù)據(jù)中心建筑的管理系統(tǒng)等。整體來看，由服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等所構(gòu)成的IT設(shè)備系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的45%，空調(diào)制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%，電源及其他設(shè)備占10%～15%。

如果從低PUE的指標(biāo)來衡量數(shù)據(jù)中心，優(yōu)秀的低能耗數(shù)據(jù)中心，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、到采購(gòu)實(shí)施再到運(yùn)維與驗(yàn)證等環(huán)節(jié)全生命周期對(duì)降能耗要求比較高。對(duì)于低PUE的數(shù)據(jù)中心來說，需要在這些環(huán)節(jié)中嵌入創(chuàng)新的技術(shù)與服務(wù)，降低數(shù)據(jù)中心PUE值。

1.IT設(shè)備功耗的降低。行業(yè)采取的方式主要從IT設(shè)備軟硬件層面來降低功耗。IT基礎(chǔ)架構(gòu)方面，從應(yīng)用優(yōu)化、架構(gòu)規(guī)劃/優(yōu)化、產(chǎn)品選型進(jìn)行整體優(yōu)化，平衡降耗與效率，例如用AI技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分時(shí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)測(cè)，對(duì)服務(wù)器設(shè)備進(jìn)行合理的擴(kuò)容和縮容，優(yōu)化計(jì)算資源的分配，提升服務(wù)器的利用率。

2.制冷系統(tǒng)的功耗降低。傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)逐漸被液冷技術(shù)替代，液冷技術(shù)的制冷效果幾乎比傳統(tǒng)的風(fēng)冷效果好一倍。目前板式液冷、浸沒式液冷等技術(shù)逐漸被應(yīng)用。板式液冷技術(shù)改造量小，排布基本和普通的機(jī)房相同。浸沒式的液冷可以提供“液冷+風(fēng)冷”相互組合的冷卻技術(shù)設(shè)計(jì)，可以針對(duì)性地對(duì)核心模塊部件進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)。圍繞液冷的余熱回收，如供熱、二次制冷、發(fā)電等產(chǎn)業(yè)也正在成為研究趨勢(shì)與熱點(diǎn)。

3.建設(shè)、運(yùn)維系統(tǒng)的功耗降低。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)的初始，就進(jìn)行低PUE規(guī)劃設(shè)計(jì)，從綜合選址、低耗能機(jī)柜、模塊化/微模塊，運(yùn)維管理方面入手，平衡降耗和成本的關(guān)系；運(yùn)維管理方面，通過精細(xì)化監(jiān)控平臺(tái)、資源申請(qǐng)合理評(píng)估等方式，檢測(cè)資源利用率以動(dòng)態(tài)調(diào)整資源分配，在低能耗周期關(guān)閉不必要設(shè)備等策略，平衡降耗和效率問題。

我們可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心的綠色化能耗降低從規(guī)劃建設(shè)開始，包括供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等綠色化的設(shè)計(jì)，制冷系統(tǒng)液冷技術(shù)的應(yīng)用；再到IT設(shè)備層面網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等IT設(shè)備的選型、網(wǎng)絡(luò)搭建以及應(yīng)用過程的智能節(jié)能優(yōu)化等；在運(yùn)維管理中涉及的是IT設(shè)備與平臺(tái)、應(yīng)用和業(yè)務(wù)的監(jiān)控等層面。

數(shù)據(jù)中心的PUE指標(biāo)能耗的衡量是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在這些關(guān)鍵的維度上，每一項(xiàng)都不能掉鏈子，尤其是對(duì)新建的數(shù)據(jù)中心來說，否則PUE值的不達(dá)標(biāo)會(huì)面臨被關(guān)停的局面。對(duì)于IDC廠商來說，能耗的降低與能效的升維是他們最關(guān)心的指標(biāo)。

競(jìng)爭(zhēng)“王牌”：一站式全生命服務(wù)

新舊數(shù)據(jù)中心如何適配高的PUE值要求，是IDC廠商們關(guān)注的業(yè)務(wù)核心，也是其重點(diǎn)發(fā)展創(chuàng)新的目標(biāo)。

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)、運(yùn)維、服務(wù)等不同階段包含的內(nèi)容系統(tǒng)繁雜，涉及的專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜，例如樓宇系統(tǒng)建設(shè)的機(jī)房配套土建、數(shù)據(jù)中心的物理基礎(chǔ)設(shè)施供電、制冷、機(jī)柜、布線等，服務(wù)器的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟硬件平臺(tái)等。因此數(shù)據(jù)中心的服務(wù)商角色也比較零散，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的不同階段提供著差異化的服務(wù)。

在數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)業(yè)鏈中，主要分為基礎(chǔ)設(shè)施、IDC托管、IDC服務(wù)三種服務(wù)商角色。上游包括的是提供IT設(shè)備服務(wù)器、軟硬件設(shè)施的企業(yè)，也包含一些提供支持性設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)通信、電源、機(jī)架、散熱等IDC廠商。如華為、紫光新華三等企業(yè)。

中游是IDC服務(wù)和解決方案提供商，市場(chǎng)以三大運(yùn)營(yíng)商為主導(dǎo)，與第三方IDC企業(yè)、云服務(wù)商共存發(fā)展，主要有萬國(guó)數(shù)據(jù)、世紀(jì)互聯(lián)等廠商；下游則是數(shù)據(jù)中心的需求方，主要以互聯(lián)網(wǎng)大廠的云計(jì)算廠商為主，如阿里云、騰訊云、華為云等。

我們熟悉的科技圈在數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)中主要是作為上游和下游的參與者為主。數(shù)據(jù)中心的上游IDC廠商，多以單點(diǎn)能力的服務(wù)角色存在，提供數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)維中的部分服務(wù)。例如數(shù)據(jù)中心建設(shè)的咨詢服務(wù)、制冷系統(tǒng)建設(shè)、電力系統(tǒng)、IT軟硬件設(shè)備服務(wù)等。

現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)越來越多的IDC廠商開始聚焦技術(shù)與模塊化的解決方案，打出一站式服務(wù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)的“王牌”。一站式的服務(wù)包括數(shù)據(jù)中心從基礎(chǔ)建設(shè)、運(yùn)維、管理等全生命領(lǐng)域的服務(wù)，如基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、IT設(shè)備軟硬件、低耗能機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)服務(wù)、制冷系統(tǒng)、平臺(tái)運(yùn)維系統(tǒng)服務(wù)等。

IDC行業(yè)中，打著一站式服務(wù)旗號(hào)的廠商開始增加，畢竟數(shù)據(jù)中心的零散服務(wù)只是其中細(xì)碎部分。一站式服務(wù)意味著一攬子的解決方案，蘊(yùn)含的商業(yè)價(jià)值巨大，尤其是數(shù)據(jù)中心未來后續(xù)的運(yùn)營(yíng)，這是未來IDC市場(chǎng)參與廠商參與的藍(lán)海與競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，也是華為、新華三等IDC廠商聚焦建設(shè)與投資的原因。

整體來說，一站式的服務(wù)對(duì)于廠商的技術(shù)與能力要求較高，行業(yè)內(nèi)擁有一站式全生命領(lǐng)域服務(wù)能力的廠商是少數(shù)。在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)維中，涉及的子領(lǐng)域眾多，長(zhǎng)長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈中，有全能型選手，有專精型選手，大家各自發(fā)揮所長(zhǎng)，長(zhǎng)久留在牌桌上的關(guān)鍵是創(chuàng)造強(qiáng)大的工具或高能效的解決方案。

智能時(shí)代，盤踞在全國(guó)大大小小的數(shù)據(jù)中心，擁有著無數(shù)細(xì)小瑣碎的需求，需要產(chǎn)業(yè)中的各類選手發(fā)揮所長(zhǎng)。IDC產(chǎn)業(yè)的蛋糕巨大，需要多方的力量共同深入的綠色改革，這個(gè)發(fā)展的機(jī)遇對(duì)所有參與者來說是平等的。

IDC服務(wù)商在數(shù)據(jù)中心的創(chuàng)新與變革，不斷賦予能耗大戶數(shù)據(jù)中心更多的綠色服務(wù)、運(yùn)維能力，加快數(shù)據(jù)中心走向高效、清潔、集約、可持續(xù)的綠色道路，不僅支持著我們的數(shù)字生活綠色化，也助力雙碳目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)。