制冷、绿电、智能化、碳交易……谁才是数据中心“碳中和”秘籍?

制冷、绿电、智能化、碳交易……谁才是数据中心“碳中和”秘籍?
  • 日前,上海环境能源交易所发布《关于全国碳排放权交易相关事项的公告》,全国碳排放权交易市场的开启进入倒计时,我国“碳中和、碳达峰”之路再进一步。数据中心行业尚未被纳入全国碳市场,但业内一直积极响应双碳目标,探索节能减排新技术,交流实践经验和方向。

    日前,上海环境能源交易所发布《关于全国碳排放权交易相关事项的公告》,全国碳排放权交易市场的开启进入倒计时,我国“碳中和、碳达峰”之路再进一步。数据中心行业尚未被纳入全国碳市场,但业内一直积极响应双碳目标,探索节能减排新技术,交流实践经验和方向。
      
      “对于数据中心来说,全生命周期包括设计、建设、运营、改造等阶段,每个环节都有碳排放。未来,数据中心需要通过采购、使用可再生能源电力,实现真正的零碳。”中国信通院云计算与大数据研究所王月在近日的《圈圈直播间》中表示,中国信通院已经在开展低碳数据中心系列标准研究、低碳数据中心的测试评估,并发布了《低碳数据中心发展白皮书(2021年)》和优秀案例。
      
      
      6月29日,《圈圈直播间》举办“‘数据中心碳中和’之水系统智能输配”线上研讨会,来自中国信通院、华为数字能源、广东联通、华为数字能源、格兰富、科智咨询的专家们齐聚直播间,深入探讨数据中心服务商、设备商等层面,追求“碳中和”的具体操作与未来方向。
      
      风火水电探节能制冷系统是重点
      
      节能降耗一直是数据中心的追求。“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标发布前,地方能耗审批和控制运营成本,是数据中心节能增效的强动力,双碳目标发布后,国家政策号召和未来监管,成为新的驱动力。但是,PUE值越低,节能降耗的空间越小,数据中心“碳中和”之路,并不轻松。
      
      数据中心应该怎么做?世纪互联能源专家李勇表示,行业内各公司的精细化运营已经做的非常细致,进一步降低PUE难度加大。目前最为有效的方法可能依旧是提高末端送风温度。同时数据中心电气系统的能效已经非常好了,能够采取进一步的节能措施不多。而制冷方面还有一定的空间,液冷和热管等技术可能会成为未来进一步降低PUE的主要技术方向。
      
      数据中心各系统能耗占比
      
      数据中心内部系统耗能占比
      
      科智咨询研究总监张福林从各系统耗能占比切入。他指出,在保证数据中心功能和可靠性的前提下,IT设备和软件的节能降耗空间有限,数据中心节能的关键在于制冷系统和供配电系统的节能设计。未来,数据中心节能或将更多采用市电直供模式和液冷技术,还将在更广范围应用AI技术。
      
      节能降耗一直是大家努力的方向,但适用与否、运维难度,也是数据中心考虑的因素。联通(广东)产业互联网有限公司IDC事业部高级架构师刘运强调,比如间接蒸发等利用室外冷源的节能技术,会受环境温度影响较大,北方区域使用,节能效果就比南方好很多。而液冷等技术大家还在积极探索,后续运维难度还有待验证。
      
      总得来说,数据中心各系统未来的节能降耗空间不一,其中制冷系统降耗空间较大,液冷等技术值得探索利用。
      
      设备层面践行“碳中和”智能化成新方向
      
      现阶段数据中心的节能减碳途径可以分为五类:第一,使用清洁能源;第二,利用自然冷却,减少机械制冷带来的损耗;第三,采用更高效的设备和解决方案;第四,减少系统内输配损耗,送风冷热通道隔离、水系统分布式输配等;第五,控制逻辑优化,例如,关键设备的节能控制,采用AI智能化管理系统。
      
      当PUE值低到一定水平时,对于数据中心供应商来说,收效明显的节能降耗手段所剩不多,希望被寄托到设备厂商层面。从设备厂商的探索来看,在数据中心全生命周期中,“硬件层面的预制化”与“软件层面的数字化和智能化”,是目前减碳降耗的两条有效路径。
      
      传统的数据中心,数字化、智能化弱,有大量的监控盲区、“哑”设备,整体运维控制高度依赖人员与专家。在华为数字能源公司数据中心智能管理系统总经理李少波看来,未来数据中心的设备和系统一定要数字化,构建芯片->部件->模块->产品->解决方案全系统的数字化,以解决数据中心数字化管理,成为实现“黑灯”工厂的数字底座。数字化后,设备和系统产生大量数据,数据中心还需要具备智能化手段和技术,辅助数据中心的能源效率和运维效率,譬如华为一直长期在应用AI技术进行空调系统的节能调优。
      
      数据中心的碳排放贯穿全生命周期,设备厂商在各阶段如何节能?泵送系统负责整个数据中心冷量的传输,是数据中心冷却系统液体传输的心脏,格兰富商业建筑事业部中国区解决方案及执行中心负责人汪林从系统角度出发,介绍了格兰富制冷输配系统解决方案在全生命周期的节能增效表现:
      
      设计阶段,与设计师一起看输配系统的优化设计,提供实践经验和解决方案,格兰富提供分布式输配方案,以泵代阀,能够大幅减少水利输送的阻力,实现设计节能;
      
      建造阶段,提供预制化解决方案,将整个制冷的输配系统进行模块化设计,通过优化设计,工厂预装和测试,确保整体性能最优,同时,灵活适配不同项目需求,现场只需要简单拼装,即插即用;
      
      运营阶段,通过数字化解决方案-御水智™智能监测平台,帮助运维人员实时监测设备和系统运行情况,智能诊断设备潜在故障,实现预测性维护、精细化管控;
      
      后期/改造阶段,针对既有建筑提供众多节能系统性改造方案,从单泵替换到控制优化,包括整个泵站系统的改造,均可灵活满足。
      
      格兰富商业建筑事业部中国区商务总监凌琳,在研讨会上介绍的一个案例,足以说明解决方案的实际效果:云南某超大型数据中心项目,PUE值1.36,格兰富中标高效水泵和智能控制系统,通过专业的输配系统控制模块,内置水泵的特性曲线,进行实时能效寻优,提升水泵及输配系统运行效率,帮助数据中心实现每年节电200万kWh。
      
      无论对IDC企业还是设备厂商,长远来看,数字化和智能化都是节能降耗的必然方向。
      
      践行“碳中和”以绿能实现零碳数据中心
      
      国际化标准组织ISO发布的ISO14064标准将温室气体的排放被划分为三个范围:一是自身产生的碳排放,二是通过消耗电力能源产生的碳排放,三是产业供应链的碳排放。根据此标准,数据中心90%以上的碳排放属于范围二——间接用能产生的二氧化碳排放,前文多种提高能效、降低整体用能的措施,就是降低此类排放量。
      
      因此,王月指出,数据中心的“碳中和”甚至“零碳”,需要通过采购使用可再生能源,方能最终实现。对企业内部来说,首先要完善零碳/碳中和管理机制,建立碳排放工作组,完善工作组职能及相应计划,逐步推进。对外部,需加快完善碳信息披露和公开,承担更多的企业社会责任。
      
      李勇介绍,从碳中和的角度看,国际大型IT公司,如谷歌等,主要也是通过市场机制来实现碳中和承诺的,这里包括直接绿色电力交易、虚拟绿色电力交易、自愿碳减排交易等。目前我国的配额碳排放交易市场还处于试点阶段,并没有涵盖全行业。未来我国的可再生能源交易、绿色电力证书交易、核证碳排放证书交易等市场机制,势必会成为数据中心实现碳中和的重要手段。
      
      从数据中心供应商到设备厂商,从技术创新到具体实践,我们可以看到,数据中心全行业正在积极践行双碳目标。
      
      编辑:Harris