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绿色数据中心减碳“绝技”——“温水水冷”技术

来源:百度百家 作者: 更新时间:2022/9/7 10:03:48

摘要:虽然数据中心中的设备运行并不直接产生碳排放,但是消耗的电本身来自于供电网络,基于现在国家的电力结构,电力仍然主要来自于火电等高排放来源,也就意味着我们耗电越高,间接碳排放越高。

  “数字经济”时代,“算力”成为国家之间实力比拼的重要指标,国家需要大力推动数据中心发展以提升自身竞争力。但数据中心建设也带来了附加影响,数据显示,2020年中国数据中心高达8万余个,总耗电量为1660亿千瓦时,耗电量超过了三峡水电站的全年发电量和上海的全年用电量。

  虽然数据中心中的设备运行并不直接产生碳排放,但是消耗的电本身来自于供电网络,基于现在国家的电力结构,电力仍然主要来自于火电等高排放来源,也就意味着我们耗电越高,间接碳排放越高。

  因此,国家迫切需要推动数据中心的绿色发展。绿色数据中心的布局满足了社会发展对于“算力底座”的需求,同时也是一种长期主义的“可持续发展”。随着双碳目标的提出以及“东数西算”工程的推进,我国数据中心建设的绿色意识以及建设水平都在提高。

  绿色数据中心建设意识增强

  在“3060”双碳目标的背景下,中央出台多项政策,明确规定了数据中心能耗效率值(PUE),数据中心的“绿色建设”已不是附加题,而是必答题。同时“东数西算”在政策层面对绿色数据中心提标准、定要求,并进行战略性的整体布局规划。比如“东数西算”工程对数据中心PUE值提出了明确要求:西部要低于1.2,其他地区要低于1.25,而示范项目要低于1.15。“东数西算”工程的全面实施,将有效降低全国数据中心的PUE水平。

  因此,新建的数据中心,将进行前瞻性、全局性地规划,将绿色技术渗透到每一个层面。比如在前期设计、选址的过程中选择西部地区,合理规划储能、提高清洁能源利用。同时,可以从建筑模块化、预制装配化、绿色建材等多方面入手,降低建设过程中的碳排放。

  绿色数据中心建设技术逐渐成熟

  数据中心由建筑、供配电、制冷、安防和机架等基础设施,以及服务器、网络和存储等IT设备共同构成。在政策的推动下,储能、蓄冷、高密度、算力网络等技术逐步创新、迈向成熟,加速推动数据中心智能化、绿色化发展。目前国内大量已经建成的数据中心,也在利用创新技术实现绿色改革,主要在动力环境设施和IT设备层面进行优化。数据统计,在数据中心能耗结构中,主设备耗电占45%-55%,空调设备占35%-45%,电源及其他设备占10%-15%。空调设备的冷却系统能耗是数据中心的消耗大头。

  “液冷技术”是被业界广泛认可的能够降低数据中心能耗的可靠方案,其具备提升服务器使用效率和稳定性、增加服务器密度同时降低能源消耗比等优势,成为数据中心绿色发展的关键举措。

  作为全球少有的“端-边-云-网-智”全要素覆盖的“新IT”服务厂商,联想在绿色数据中心建设方面有充分的布局,并形成了温水水冷技术、高密服务器等自身的差异化优势。例如,联想温水水冷技术能将数据中心PUE值降到1.1以下,远低于国内平均PUE值,目前正应用于越来越多的绿色数据中心建设中,并不断打造全球领先的标杆案例。

  联想不仅是国内领军的科技企业,也是国内最早践行ESG理念的企业之一。依托自身硬核科研实力,联想独立研发的温水水冷技术,汇集材料学、流体力学、传热学等领域科研结晶,帮助解决数据中心散热过程中能耗高的问题。温水水冷技术是指通过温水对数据中心服务器进行散热的液冷解决方案,不同于业内常见的水温保持在40~45摄氏度,联想通过大量实验数据分析认为,进水的温度最高50度,出水温度60度左右,可以获得最佳的能耗比和经济效用,这样服务器的水冷循环系统将实现全年自然冷却。通过联想温水水冷技术的应用,可减少对精密空调和系统风扇的需求,为数据中心节约42%的能耗和间接碳排放。

  温水水冷技术,打造能效新标杆

  以采用温水水冷技术打造的上海交通大学“思源一号”绿色水冷高性能计算机群为例,“思源一号”总计算力为6千万亿次/秒(双精度),是中国高校高性能计算排名第一,算力超过哈佛、剑桥等国际名校。“思源一号”具备超高计算密度与功耗密度、绿色节能、能源可循环利用三大技术特色:在计算密度方面,“思源一号”计算密度是通用数据中心的5倍,需要的机房面积不足通用机房的1/10;在绿色节能方面,“思源一号”采用第五代温水水冷技术;在能源利用方面,用余热回收技术,计算机运算过程中产生的余热,能够用于研究所球形大厅的冬季供暖、食堂厨房的热水加热、地下室除湿,以及实验室的空调温控,实现每年950吨的额外碳补偿。

  在今年北京冬奥会上,联想为北京气象局搭建了绿色高性能计算系统,通过“温水水冷”技术的运用,系统核心算力提升近20倍,年用电减少近200万度,相当于节省了北京6000户家庭一个月的用电量和100多万棵树的碳排放吸收量。

  展望未来,联想表示未来绿色数据中心在保障节能环保的同时,其计算能力也将逐步走向多样化和融合方向,不仅仅有CPU计算,也有GPU计算和多核计算。基于计算多元化和融合方向,联想正在设计越来越多的基于温水水冷的产品,来满足绿色数据中心多样化的计算需求。联想规划,未来阶段性的推出更多的CPU以及GPU温水水冷产品,给数据中心客户提供更多低碳节能产品方案选择。

  责任编辑:张华

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