數(shù)據中心的三大能源趨勢

　　據估計，到2025年，全球數(shù)據中心將使用全球20%的電量。那么，數(shù)據中心到底消耗了多少能源和電量?

　　目前，全球的數(shù)據中心每年消耗約200TWh的電能，約占全球用電量的1%，但近年來，數(shù)據中心行業(yè)在提高能源效率方面取得重大進展，數(shù)據中心的能耗正趨于平穩(wěn)，在滿足客戶大幅增長的服務需求的同時，實現(xiàn)穩(wěn)定的能源消耗。

　　康明斯電力是數(shù)據中心關鍵備載電力領域的專家，產品及電力解決方案服務于數(shù)百家中國以及全球領先的數(shù)據中心?；趯?shù)據中心行業(yè)的專業(yè)經驗，對數(shù)據中心行業(yè)，尤其是能源趨勢有著自己的見解。

　　環(huán)保意識的增強促使人們關注零碳排放

　　從航空公司到數(shù)據中心，降低碳排放和零碳排放受到越來越多行業(yè)的重視。在使用200TWh電能的過程中，數(shù)據中心會產生大量碳排放。這是因為數(shù)據中心目前仍采用世界上通用的發(fā)電方式，而這種發(fā)電方式以化工燃料為主。

　　數(shù)據中心行業(yè)中最流行的兩種零碳排放途徑是直接使用可再生能源和使用可再生能源額度(RECs)。

　　直接使用可再生能源：大部分數(shù)據中心由可再生能源(如地熱、水力、太陽能和風能)提供動力。雖然更有利于保護環(huán)境，但由于可再生能源具有不穩(wěn)定性，所以數(shù)據中心運營商一般會選擇現(xiàn)有清潔能源電廠(中國多采用市電)供電，在某些情況下也會選擇儲備能源來應對這一挑戰(zhàn)。

　　使用可再生能源信用額度(RECs)：在這種情況下，數(shù)據中心運營商購買可再生能源和相關的可再生能源信用額度。在可再生能源發(fā)電地遠離數(shù)據中心的情況下，運營商將可再生能源轉售回電網，并使用可再生能源信用額度抵消其碳排放。這是整個數(shù)據中心行業(yè)的普遍做法，也是谷歌成為全球最大可再生能源企業(yè)買家的一大原因。這種方法的好處在于，即使數(shù)據中心不一定使用可再生能源，但依然可使用可再生能源供應商來獲得客戶對新項目的投資。換言之，這種方法可以向電網輸送越來越多的可再生能源，供大家使用。

　　這兩種方法有望在數(shù)據中心行業(yè)走向零碳排放的道路上共存。

　　增加現(xiàn)場發(fā)電量

　　數(shù)據中心通常以電網作為主要的電力來源。雖然電網供電更為便捷，但數(shù)據中心的持續(xù)擴展可能會給現(xiàn)有的電網基礎設施帶來額外壓力，從而導致電網不穩(wěn)定。在一些地區(qū)，數(shù)據中心的增長和能源需求可能超過電網基礎設施的能力和投資。為了應對這些挑戰(zhàn)，一些數(shù)據中心運營商會部署現(xiàn)場發(fā)電設備。

　　光伏陣列、天然氣發(fā)電機組和燃料電池是現(xiàn)場發(fā)電的常見能源。這些能源被稱為分布式能源(DER)，可以與電網聯(lián)合運行或與市電分開運行(稱為孤島運行)。固態(tài)能量儲存可并入微電網，以增強與市電分離的獨立運行能力。

　　現(xiàn)場發(fā)電允許數(shù)據中心運營商在清潔能源充足時使用清潔能源，而在清潔能源不足時補充其他能源，這一特點有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標，同時保持向數(shù)據中心提供可靠的電力服務。

　　提高能源效率

　　數(shù)據中心為提高能源效率提供了巨大的機會，近年來數(shù)據中心設施和能源專業(yè)人士正充分利用優(yōu)勢，從IT和非IT基礎設施兩個方面，提高能源效率。

　　IT基礎設施：歷史上，數(shù)據中心通過提高單個IT設備的利用率和服務器虛擬化來提高IT基礎設施的能效。

　　融合基礎設施(CI)和超融合基礎設施(HCI)有望引領數(shù)據中心能效提升。簡單說，CI是由存儲和計算設備組成的獨立功能單元產品;而HCI依靠一個軟件來組合計算、存儲和網絡連接功能。兩種技術、兩種方法組合實現(xiàn)更靈活的架構，有助于提高能效。在數(shù)據中心內應用這種技術要想達到同樣的計算結果，可以使用更少的服務器、存儲和網絡設備。

　　非IT基礎設施：用電效率(PUE)是數(shù)據中心總能耗與計算設備能耗之比，是衡量數(shù)據中心能效的常用指標。行業(yè)(美國)平均PUE已從2007年的2.5提高到2019年的1.67(中國標準為1.1-1.5)，這清楚地表明非IT基礎設施、供暖、制冷、照明等對數(shù)據中心能耗的貢獻正在縮小。

　　展望未來

　　冷卻系統(tǒng)的進步將成為非IT基礎設施能效提升的中心。自然冷卻，即利用周圍涼爽的空氣或來自附近的冷凍水源冷卻設施，這種方法將影響數(shù)據中心的選址。此外，液體冷卻技術的日益突出將影響數(shù)據中心冷卻系統(tǒng)的設計。同時，在IT基礎設施方面，IT設備在更高環(huán)境溫度下運行需求的不斷增長，將減少單位計算容量下的冷卻需求。