雙碳時(shí)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(cè)：“當(dāng)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(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)代的來(lái)臨?！?/p>

如今來(lái)看，誠(chéng)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(shì)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

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

那么，數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排會(huì)有哪些新趨勢(shì)、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(huì)上釋放出強(qiáng)烈的信號(hào)，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(shí)代下供配電新趨勢(shì)

近年來(lái)，全球各大經(jīng)濟(jì)體紛紛推出各自碳達(dá)峰/碳中和的雙碳目標(biāo)。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(diǎn)目標(biāo)。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量突破2000億千瓦時(shí)，創(chuàng)歷史新高，能耗占全國(guó)總用電量2.7%，預(yù)計(jì)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(shì)在必行。

事實(shí)上，從國(guó)家政策牽引以及供配電技術(shù)趨勢(shì)等角度來(lái)看，數(shù)據(jù)中心能源利用從粗放型向精細(xì)化的升級(jí)、能源結(jié)構(gòu)深度“脫碳”都成為大勢(shì)所趨。

去年7月《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)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(jí)達(dá)到4A級(jí)以上；10月《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，明確加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施用能管理，將年綜合能耗超過(guò)1萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的數(shù)據(jù)中心全部納入重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)……

正如比爾蓋茨在《氣候經(jīng)濟(jì)與人類(lèi)未來(lái)》一書(shū)中所提，實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)是基于技術(shù)創(chuàng)新來(lái)驅(qū)動(dòng)。落實(shí)到數(shù)據(jù)中心供配電技術(shù)體系上，供配電系統(tǒng)未來(lái)將圍繞“智能化”和“節(jié)能”做文章，利用AI、鋰電池等多項(xiàng)技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)、能耗高、運(yùn)維困難等四個(gè)層面的問(wèn)題。例如，幾年前建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)中心，如果是采用6千瓦到8千瓦的設(shè)計(jì)布局，電力機(jī)房能占到一半的機(jī)房空間，相當(dāng)于3萬(wàn)平米的數(shù)據(jù)中心，需要有1萬(wàn)平米來(lái)放置供配電設(shè)備，加上安裝、接線和聯(lián)調(diào)工期長(zhǎng)，管理割裂和被動(dòng)維護(hù)，傳統(tǒng)模式的弊病一覽無(wú)遺。

這種模式面對(duì)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)是舉步維艱，在雙碳目標(biāo)的大趨勢(shì)下，必然會(huì)被用戶所拋棄。首先，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)近年來(lái)的高速增長(zhǎng)，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(zhǎng)速度，這將成為不可阻擋的趨勢(shì)。

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(gè)，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量在過(guò)去五年翻了一番；

另一方面，隨著邊緣場(chǎng)景的豐富，數(shù)據(jù)中心向邊緣側(cè)延伸也成為趨勢(shì)，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(shì)無(wú)疑驅(qū)動(dòng)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(jì)、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的提速，應(yīng)用場(chǎng)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(lái)越多的智慧場(chǎng)景為例，充分融入大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，往往帶來(lái)持續(xù)的高速案例和高功率需求，隨之而來(lái)的就是驅(qū)動(dòng)供電系統(tǒng)走向高密化和線性擴(kuò)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(yàn)，需要供配電系統(tǒng)運(yùn)行更加安全和管理更加智能。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電的“供需矛盾”，華為近年來(lái)積極推動(dòng)深度智能融合電力模塊解決方案，推動(dòng)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(kāi)新局面。

首先，華為采用一體化設(shè)計(jì)思路和全鏈路深度融合的理念，設(shè)計(jì)出超高密度UPS、小尺寸隔離開(kāi)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(diǎn)減少，也有利于可靠性的提升，華為融合電力模塊通過(guò)高密UPS和負(fù)荷隔離開(kāi)關(guān)的融合，實(shí)現(xiàn)了單柜600kW帶輸入輸出保護(hù)。

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(jì)多元?jiǎng)?chuàng)新的趨勢(shì)，使得供電技術(shù)由分散設(shè)備向一體化的方式演進(jìn)，這無(wú)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(gè)部門(mén)，從設(shè)備采購(gòu)到安裝、后期調(diào)試都需要多個(gè)部門(mén)參與和協(xié)同，耗費(fèi)大量工期和資源；而預(yù)制化則將生產(chǎn)、安裝和測(cè)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(wú)疑會(huì)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還能充分利用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警和健康度評(píng)估，大幅提升整個(gè)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(shí)現(xiàn)了模式間0ms切換、99%超高系統(tǒng)效率和主動(dòng)濾波。華為全新智能在線模式(S-ECO)在正常工作時(shí)，由旁路供電，系統(tǒng)能效高達(dá)99%；當(dāng)旁路輸入異常時(shí)，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(dāng)旁路輸入恢復(fù)正常時(shí)，又能0ms切換回旁路供電；而逆變器自動(dòng)檢測(cè)諧波和主動(dòng)補(bǔ)償，也確保整個(gè)供配電穩(wěn)定可靠。

據(jù)悉，華為智能電力模塊還實(shí)現(xiàn)了全鏈路的統(tǒng)一監(jiān)控和維度檢測(cè)，對(duì)電容、風(fēng)扇、開(kāi)關(guān)等組件進(jìn)行AI健康度評(píng)估，實(shí)現(xiàn)智能化的故障分析和提前預(yù)警，進(jìn)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(lái)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(tái)，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(wàn)國(guó)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(guó)內(nèi)外，為數(shù)量眾多的互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、金融機(jī)構(gòu)災(zāi)備和大型企業(yè)提供服務(wù)，因?yàn)?zāi)備業(yè)務(wù)的特殊性，對(duì)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(wàn)國(guó)數(shù)據(jù)采用華為電力模塊解決方案，首先用于萬(wàn)國(guó)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(jì)、母排連接和一體化交付，實(shí)現(xiàn)了40%的機(jī)房空間節(jié)省和在線運(yùn)維，大幅降低運(yùn)營(yíng)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(chǎng)是典型的高技術(shù)壁壘、高投入和高成本的三高市場(chǎng)，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(shí)現(xiàn)30%的占地空間節(jié)省和60%的安裝工時(shí)節(jié)省，高效支撐起華為云各項(xiàng)業(yè)務(wù)。

總體來(lái)看，在數(shù)據(jù)中心規(guī)模和數(shù)量持續(xù)增加的大趨勢(shì)下，供配電作為數(shù)據(jù)中心的動(dòng)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(wú)疑是一項(xiàng)長(zhǎng)期考驗(yàn)，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(shì)，真正讓供配電系統(tǒng)為數(shù)據(jù)中心的未來(lái)保駕護(hù)航。

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