《“十四五”数字经济发展规划》当中明确提出,到2025年,数字经济核心产业增加值要占GDP比重达到10%。同时,IDC也预测,2022-2024年,企业数字转型投资的年复合年增长率为16.5%,到2024年底,将占所有ICT投资的55%。
我们知道,所有行业数字化转型,所带来的应用创新都源自数据中心。这意味着,作为数字经济“底座”的数据中心将会获得长期持续的增长机会。
数据中心本身是一项复杂的系统工程,包括了计算、存储、网络等IT设备,以及保障这些设备稳定运行的数据中心能源基础设施,作为数据中心行业发展的“确定性”因素,数据中心能源的发展趋势,一定程度上也决定数据中心行业发展的高度。
3月23日,华为数据中心能源领域总裁费珍福发布了数据中心能源十大趋势,包括低碳化、可持续发展、快速部署、高密化、弹性扩容、预制化、储备一体、分布式制冷、智能营维、安全可信。我们从这些“确定性”趋势的背后,能够读出数据中心能源怎样的未来之路?
01绿色可持续发展之路
数据中心对数字经济的推动作用固然可观,但其建设和发展本身,也意味着巨大的能耗挑战。相关调查数据预计:目前数据中心用电占全球总电量的2%-3%,是典型能耗的大户,而到2025年,全球数据中心将使用全球20%的电量,这意味数据中心要走向长期可持续发展,就必须要走向低碳节能和绿色化。
费珍福也认为,低碳化是数据中心产业最确定的一个趋势。而要实现数据中心基础设施低碳,则应该从“源头、使用和回收”三个方面发力。
所谓源头,是指通过绿色能源作为数据中心供电的源头,数据中心绿电使用率会快速提高,预计到2027年将超过50%;使用则是数据中心高效节能的一个重要标尺,如PUE就是衡量用能效率的关键指标。按照工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,我国已明确限定新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.3以下;能源回收,指的是余热回收再利用,未来大型数据中心规模将越来越大(万柜级),其产生的余热将非常可观,若能加以利用,配合市政供热管道,可用于建筑供暖。
其实,与低碳化趋势相辅相成的就是可持续发展。尤其是业界普遍存在的唯PUE论,应该走向包含CUE、PUE、WUE、GUE等多维的评价体系。
的确,绿色数据中心,是在土地,电力,资金,环境和算力能力等多种资源要素约束下,最大化的利用各项资源,平衡技术和各项指标的最优解,是多种技术与方案协同后的结果,这些综合指标,并非一个PUE能够代表。
同时,数据中心作为建筑,其全生命周期过程中的污染物排放及噪音污染等对周边的环境影响都存在影响,环保排放也将成为未来新建数据中心的重点监测要求。
除了数据中心的用电、运营期之外,其实数据中心的建设期也存在很多建设周期长和建设标准不规范的问题,这也限制了数据中心可持续发展,因此“预制化”的趋势,本质上也属于可持续发展的范畴。
一方面是产品预制化,包括供电系统预制化与温控系统预制化,客户可以像选购产品一样选购供电和温控系统;另一方面,数据中心整体走向预制化,以华为云东莞数据中心为例,全部采用预制模块化方案交付,根据规模不同,基本在6-9个月内完成交付,匹配云服务快速上线需求。这种预制化的搭建,将是未来很多大型数据中心建设的模板。
02快速部署和高密化的高效之路
众所周知,传统数据中心作为基础设施,建设周期长,部署效率低,但随着数字化业务的驱动,对数据中心的快速交付能力提出了进一步的要求。
尤其在AI、HPC的发展趋势下,全球算力需求快速增长,未来5年复合增速超过50%。这部分的算力需求特征与传统完全不同,它会在短时间爆发式增长,要求数据中心更快部署。
“我们判断,未来5年,在全球算力高速增长的驱动下,数据中心的建设速度将从当前平均9~12个月@1000柜,缩短到6个月,甚至更短。”费珍福说。
快速部署代表着一种数据中心的高效,而设备级的高效则指向了“高密化”趋势。我们其实看到新的CPU和GPU功耗都在大幅上涨,华为预测,一个典型的数据中心,其单机柜功率将从当前的6-8kW/柜提升到12-15kW/柜@2027。这意味着数据中心会从低功率密度走向高功率密度,那么高密化就是一个必然的趋势。
与此同时,快速部署和高密化会让数据中心内部的IT基础设施迭代变得更快,那么随着IT设备功率持续上升,现有的设备就无法匹配未来的业务需求。因此,这就演变出了“弹性扩容”的趋势。
因此,未来的数据中心一定是具备弹性升级能力,1代基础设施能够匹配未来2到3代IT功率的演进。同时,标准化的设计将是实现弹性扩容、按需部署的重要手段。
这几个技术趋势背后,一方面是由于业务的驱动,另一方面则是一种“确定性”的驱使,比如没有快速部署的能力就会对业务快速扩张产生不确定性,而没有弹性扩容的能力,也会对未来数据中心增加成本上不确定性的影响。所以,每一项技术趋势的判断或者说出现,不仅与业务紧密相关,也同业务的持续性和确定性相关。
03稳定可靠的安全之路
数据中心能源,最初的逻辑就是一种“保证”,是数据中心稳定运行的保障。可靠和安全,一直是数据中心能源发展的根本动力。
数据中心也是一个长期与电打交道的行业,电力供应的稳定与否和数据中心的稳定性息息相关。但随着电网中可再生能源的占比快速增加,其本身的间歇性、随机性等固有特性对电网的稳定性带来挑战。
这就代表着“储备一体化”会成为一个技术趋势,在备电的基础上,叠加储能,既能解决电网稳定性问题,又能通过获取相应收益;同时,通过储能削峰,可提升出电率,以此部署更多IT机柜,实现更高的收益。费珍福算了一笔账:以北京1500柜,8kW/柜为例,其峰谷价差0.77元/kWh,以备电2小时,2充2放/天计算,年峰谷套利高达1390万元;通过储能削峰可提升出电率5%,多部署机柜110个,年收益可达380万元/年。
另一个影响数据中心稳定性的因素来自于制冷系统,传统的集中式制冷方案复杂,包含冷水机组､冷却塔､蓄冷罐､温控末端､冷却水泵､板式换热器､管理系统等7大主设备、故障域大,特别不利于数据中心的稳定运行。
由此,“分布式制冷”应该成为主流方向,其针对单个Datahall配置冷源,并按需设置冗余,单台设备故障机房可正常运行,更不会对其它机房造成任何影响,从架构设计上大幅提升了数据中心的可靠性。
另外,随着数据中心的规模逐渐变大,管理复杂性提升,人为的运维管理也势必会降低数据中心的稳定性。因此,“智能营维”的趋势基本可以确定。这不仅可以通过,智能运营实现资产价值最大化,还有可以智能运维实现OPEX最优化,可谓是一举两得。
最后则是数据中心整体的安全可信,费珍福认为,数据中心的安全可信应该同时具备可靠、可用、安全、韧性、安全、隐私六个方面的能力。这就要在硬件层面,结合预测性AI,从被动安全走向主动安全;同时在软件层面,构建从系统接入到结果审计的分层级防御能力。
对行业发展趋势的判断,往往来自于技术创新引领,自身业务的理解,和对行业发展脉络的洞察,华为数字能源每年发布的十大趋势,无疑正是建立在这些因素之上,通过这些趋势背后的“确定性”,我们也看到了数字中心能源的未来之路。
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