雙碳時代，數(shù)據(jù)中心供配電的“智”與“能”

里夫金在《第三次工業(yè)革命》中曾預(yù)測：“當新型通信技術(shù)與新型能源系統(tǒng)結(jié)合，預(yù)示著重大經(jīng)濟轉(zhuǎn)型時代的來臨?！?/p>

如今來看，誠然如斯。隨著互聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)的崛起，以及全球擁抱綠色能源的大趨勢，數(shù)字經(jīng)濟正在成為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，對全球經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展之際，也對節(jié)能減排帶來迫在眉睫的新需求。數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟的數(shù)字底座，無論是單體規(guī)模還是數(shù)量都呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢，碳排放和耗電量也隨之水漲船高，成為雙碳目標下節(jié)能減排的重要目標。

那么，數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排會有哪些新趨勢、新技術(shù)和新理念？近日，在2021 華為數(shù)據(jù)中心技術(shù)年會上釋放出強烈的信號，即數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)將加速朝著智能化和節(jié)能化的方向發(fā)展。

雙碳時代下供配電新趨勢

近年來，全球各大經(jīng)濟體紛紛推出各自碳達峰/碳中和的雙碳目標。數(shù)據(jù)中心作為能耗和碳排放的大戶，自然成為節(jié)能減排的重點目標。國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2020年我國數(shù)據(jù)中心耗電量突破2000億千瓦時，創(chuàng)歷史新高，能耗占全國總用電量2.7%，預(yù)計到2030年，數(shù)據(jù)中心用電量可能在2020年基礎(chǔ)上翻一番，降低數(shù)據(jù)中心碳排放勢在必行。

事實上，從國家政策牽引以及供配電技術(shù)趨勢等角度來看，數(shù)據(jù)中心能源利用從粗放型向精細化的升級、能源結(jié)構(gòu)深度“脫碳”都成為大勢所趨。

去年7月《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021—2023年）》明確提出到2023年，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下，綠色低碳等級達到4A級以上；10月《2030年前碳達峰行動方案》，明確加強新型基礎(chǔ)設(shè)施用能管理，將年綜合能耗超過1萬噸標準煤的數(shù)據(jù)中心全部納入重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)……

正如比爾蓋茨在《氣候經(jīng)濟與人類未來》一書中所提，實現(xiàn)零排放的目標是基于技術(shù)創(chuàng)新來驅(qū)動。落實到數(shù)據(jù)中心供配電技術(shù)體系上，供配電系統(tǒng)未來將圍繞“智能化”和“節(jié)能”做文章，利用AI、鋰電池等多項技術(shù)來驅(qū)動數(shù)據(jù)中心供配電的變革。

供配電的“智”與“能”

眾所周知，從傳統(tǒng)解決方案上看，數(shù)據(jù)中心供配電建設(shè)主要面臨空間緊張、安裝周期長、能耗高、運維困難等四個層面的問題。例如，幾年前建設(shè)一個數(shù)據(jù)中心，如果是采用6千瓦到8千瓦的設(shè)計布局，電力機房能占到一半的機房空間，相當于3萬平米的數(shù)據(jù)中心，需要有1萬平米來放置供配電設(shè)備，加上安裝、接線和聯(lián)調(diào)工期長，管理割裂和被動維護，傳統(tǒng)模式的弊病一覽無遺。

這種模式面對數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢已經(jīng)是舉步維艱，在雙碳目標的大趨勢下，必然會被用戶所拋棄。首先，隨著數(shù)字經(jīng)濟近年來的高速增長，數(shù)據(jù)中心在整體規(guī)模和數(shù)量上都保持著較高的增長速度，這將成為不可阻擋的趨勢。

以超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心為例，SynergyResearch最新數(shù)據(jù)顯示，截止到2021年第三季度，全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心突破700個，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量在過去五年翻了一番；

另一方面，隨著邊緣場景的豐富，數(shù)據(jù)中心向邊緣側(cè)延伸也成為趨勢，數(shù)量眾多的邊緣數(shù)據(jù)中心也成為數(shù)據(jù)中心另一大發(fā)展方向，這些趨勢無疑驅(qū)動著數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)加速變革。

另外，數(shù)字經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的提速，應(yīng)用場景加速走向云化和智能化，使得數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心自身也在朝著云化的方向發(fā)展，敏捷部署、快速上線成為剛需。

以如今越來越多的智慧場景為例，充分融入大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，往往帶來持續(xù)的高速案例和高功率需求，隨之而來的就是驅(qū)動供電系統(tǒng)走向高密化和線性擴展化；而業(yè)務(wù)數(shù)字化和在線化，使得業(yè)務(wù)持續(xù)性成為一大考驗，需要供配電系統(tǒng)運行更加安全和管理更加智能。

針對數(shù)據(jù)中心供配電的“供需矛盾”，華為近年來積極推動深度智能融合電力模塊解決方案，推動數(shù)據(jù)中心供配電走向一體化、預(yù)制化和智能化，徹底顛覆數(shù)據(jù)中心供配電模式，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排打開新局面。

首先，華為采用一體化設(shè)計思路和全鏈路深度融合的理念，設(shè)計出超高密度UPS、小尺寸隔離開關(guān)和集中監(jiān)控等，將電力模塊從傳統(tǒng)22柜變成11柜，節(jié)省數(shù)據(jù)中心占地空間40%；此外，電氣連接節(jié)點減少，也有利于可靠性的提升，華為融合電力模塊通過高密UPS和負荷隔離開關(guān)的融合，實現(xiàn)了單柜600kW帶輸入輸出保護。

其次，數(shù)據(jù)中心建設(shè)呈現(xiàn)出單kW占地面積不斷降低、平面設(shè)計多元創(chuàng)新的趨勢，使得供電技術(shù)由分散設(shè)備向一體化的方式演進，這無疑讓預(yù)制化供配電系統(tǒng)成為新潮流。傳統(tǒng)供配電建設(shè)模式橫跨多個部門，從設(shè)備采購到安裝、后期調(diào)試都需要多個部門參與和協(xié)同，耗費大量工期和資源；而預(yù)制化則將生產(chǎn)、安裝和測試在出廠前即完成，大幅降低建設(shè)成本和工期。

此外，智能化無疑會成為數(shù)據(jù)中心供配電的一大差異化能力。AI智能技術(shù)的加持，讓數(shù)據(jù)中心供配電不僅在管理層面實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還能充分利用智能技術(shù)實現(xiàn)故障預(yù)警和健康度評估，大幅提升整個供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

以華為智能融合電力模塊解決方案為例，其全新智能在線模式(S-ECO)實現(xiàn)了模式間0ms切換、99%超高系統(tǒng)效率和主動濾波。華為全新智能在線模式(S-ECO)在正常工作時，由旁路供電，系統(tǒng)能效高達99%；當旁路輸入異常時，0ms切換至電池供電，確保數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的持續(xù)性，當旁路輸入恢復(fù)正常時，又能0ms切換回旁路供電；而逆變器自動檢測諧波和主動補償，也確保整個供配電穩(wěn)定可靠。

據(jù)悉，華為智能電力模塊還實現(xiàn)了全鏈路的統(tǒng)一監(jiān)控和維度檢測，對電容、風扇、開關(guān)等組件進行AI健康度評估，實現(xiàn)智能化的故障分析和提前預(yù)警，進一步完善數(shù)據(jù)中心供配電的可靠性。

用戶加速擁抱電力模塊解決方案

目前來看，隨著新基建戰(zhàn)略的提出，以及綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)系列指導(dǎo)文件的出臺，各大數(shù)據(jù)中心用戶都在積極加速擁抱一體化、預(yù)制化和智能化的供配電解決方案。

以萬國數(shù)據(jù)為例，其作為新型基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)供應(yīng)商，旗下數(shù)據(jù)中心分布于國內(nèi)外，為數(shù)量眾多的互聯(lián)網(wǎng)、云計算、金融機構(gòu)災(zāi)備和大型企業(yè)提供服務(wù)，因災(zāi)備業(yè)務(wù)的特殊性，對于電力模塊要求極高的可靠性，還需要電力系統(tǒng)占地面積小。為此，萬國數(shù)據(jù)采用華為電力模塊解決方案，首先用于萬國廊坊數(shù)據(jù)中心，電力模塊融合從變壓器到UPS輸出全鏈路，采用全模塊設(shè)計、母排連接和一體化交付，實現(xiàn)了40%的機房空間節(jié)省和在線運維，大幅降低運營成本。

另外，華為云東莞數(shù)據(jù)中心也采用華為深度智能融合電力模塊解決方案。眾所周知，云服務(wù)市場是典型的高技術(shù)壁壘、高投入和高成本的三高市場，云服務(wù)商需要在基礎(chǔ)設(shè)施層盡可能地降低成本和提升效率，以換取用戶的青睞。華為云利用一體化、預(yù)制化和智能化的融合電力模塊，實現(xiàn)30%的占地空間節(jié)省和60%的安裝工時節(jié)省，高效支撐起華為云各項業(yè)務(wù)。

總體來看，在數(shù)據(jù)中心規(guī)模和數(shù)量持續(xù)增加的大趨勢下，供配電作為數(shù)據(jù)中心的動力心臟，其重要性愈發(fā)突出。數(shù)據(jù)中心供配電如何建得更快、更好和更節(jié)省無疑是一項長期考驗，而華為率先引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心供配電的一體化、預(yù)制化智能化變革趨勢，真正讓供配電系統(tǒng)為數(shù)據(jù)中心的未來保駕護航。

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