位于冀、蒙交界處的張北,一個充滿古韻的高原縣城,如今已成為擁有60萬臺服務器的世界級數據中心棲息地——阿里巴巴云數據中心便落戶于此。
數千公里之外的貴州,群山峻嶺之間,分布著蘋果、華為、騰訊等多家公司的數據中心。無論身處何地,域名購買,你手機云端的相片、朋友圈的視頻、網盤里的資料,或許都存儲于此。
主流數據中心不約而同地棲身偏遠地區,這不是偶然。在提供海量數據服務的同時,數據中心自身也在消耗著大量能源。據記者了解,當前電費已經占到數據中心總運營成本的一半左右。“耗能過高,一直都是數據中心運營中的痛點。”華為技術有限公司能源產業發展首席專家馬俊禮告訴記者,為降低能耗,數據中心從前期選址開始就要謹慎考慮。
隨著5G、云計算等新興技術的大規模推廣應用,用戶需求正呈幾何級爆發之勢,我國數據中心的數量隨之急速攀升,相應的用電量也在急劇增加,已對電力供應提出新的挑戰。
“它們就像一個個不冒煙的鋼廠,創造經濟價值的同時也帶來高能耗”“預計未來幾年數據中心的規模及能耗仍將保持30%以上的高速增長”
與傳統能耗單元不同,數據中心24小時“連軸轉”,晝夜不停的運行方式勢必會增加能耗。數據中心的核心功能在于實現信息集中存儲、傳輸、交換。它的基本單位是服務器,若干服務器又組成一個機架。需求不同,數據中心的機架數量各異。
根據工信部5月公布的《全國數據中心應用發展指引(2018)》數據顯示,截至2017年底,我國在用數據中心的機架總規模為166萬個,同比增長33.4%,其中大型、超大型數據中心的規模增速達到68%。
規模激增的背后是能耗的持續攀升。工信部今年2月公布的數據顯示,截至2017年底,各類在用數據中心達28.5萬個,全年耗電量超過1200億千瓦時,約占我國全社會用電量的2%,超過全球單座發電量最高的三峽電站當年976.05億千瓦時的發電量。與此同時,僅經營互聯網業務的數據中心,規劃在建機架到2017年底就達107萬個,“預計未來幾年數據中心的規模及能耗仍將保持30%以上的高速增長”。
而按照國家節能中心及中國電子節能技術協會數據中心節能技術委員會聯合發布的統計數據,2012—2016年,我國數據中心的年耗電量增速始終維持在12%以上,最高達16.8%,并指出“數據中心的高能耗不僅給機構和企業帶來了沉重負擔,也造成了全社會能源的巨大浪費”。
值得注意的是,由于技術原因,數據中心的實際能耗往往高于統計數據。“按照用途,數據中心分為企業自建自用、以盈利為目的兩大類。由于各種原因,自建部分很難全部統計進去,這意味著實際用電量比公開數據還要高。”中國電子節能技術協會數據中心節能技術委員會秘書長呂天文稱。
在部分典型地區,數據中心的能耗增長更為突出。“比如,2010年時,北京的數據中心總耗電量為26.6億千瓦時,到了2015年,這個數字已增至67億千瓦時,占到北京全社會用電量的7%,去年更進一步,已經突破100億千瓦時了。”中國工程建設標準化協會信息通信專業委員會副主任委員曲海峰告訴記者,除了高增速,能耗密度高也是數據中心的特征之一。
與水泥、冶金等傳統高耗能行業逐步進入平穩發展期、能耗難以再現飛躍形成鮮明對比的是,數據中心作為新興產業,其用電量隨著業務擴容而加速增長的趨勢非常明顯。“相比其他行業,無論單位產能用電量,還是單位建筑面積耗電量,數據中心均已位居前列。按照8—10年運行周期計算,能源成本已占到數據中心總成本的一半左右,電費甚至比機房本身還貴。它們就像一個個不冒煙的鋼廠,創造經濟價值的同時也帶來高能耗。”曲海峰稱。
“我國現存900—1000萬臺服務器,總體能耗至少比國際先進水平差了30%以上,與國際頂尖同行的差距甚至超過40%”“改造核心設備,好比給一輛行駛中的車更換發動機,談何容易?”
海量電耗從何而來?據呂天文介紹,數據中心既包括服務器等核心設備,即能源消耗的主體,也有不間斷電源、照明、冷卻等輔助設備。
“就像電腦需要散熱一樣,數據中心對環境要求極高,往往依賴空調、冷水機等設備來降溫,冷卻部分的用能占到輔助設施用能的60%以上。這也是張北、貴州等非用戶中心區域備受各大數據中心青睞的原因,因為這些地區平均溫度相對較低,冷卻的用能成本也會相應降低。”呂天文說。