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单机架耗电量持续降低 设备整体效能不断提升 算力降碳

　　

　　

　　中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心内部场景。 图片来源：视觉中国

　　 

　　位于贵州省贵安新区山洞内的腾讯数据中心。图片来源：视觉中国

　　 

　　2023年11月27日，重达1300吨的海底数据中心核心装备“海底数据舱”在海南陵水下水安装。资料图片

　　 

　　浙中人工智能算力中心俯瞰图。受访对象供图

　　算力是新质生产力的重要引擎，也是数字经济的核心生产力。在“双碳”目标背景之下，我国算力产业不仅规模持续扩大，还呈现出绿色转型的新趋势。2024世界计算大会发布的报告显示，近年来，我国绿色智能计算产业“井喷”发展，不仅“含智量”不断增加，“含绿量”也在快速提升。算力设备整体效能不断提升，数据中心单机架耗电量持续降低，绿色算力数据中心规模持续扩大，数据中心节能技术加速涌现，算力产业正在走向低碳发展。

　　10万亩数据中心的用电全部来自清洁能源

　　算力产业绿电使用占比不断提升

　　青海省海东市平安区坐落着我国首个“零碳”大数据中心——中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心。整个中心占地面积10万亩，目前规划的标准机架为1.536万架，可提供的智能算力服务达16320P。如此多的设备运转，需要耗费大量电力。这些电力从哪里来，又是如何实现零碳的呢？

　　在数字青海绿色大数据中心内，有一个蓝色大屏，通过这个大屏，可以清楚地看到该中心每一度电力消耗的来源：100%为清洁能源，且每一笔绿电都能够追溯来源。大屏幕上的数据和图表显示出上一周及当天的用电量、减排量以及每一种清洁能源的使用量与占比。数据中心有关负责人杨艳萍表示，截至2024年8月底，中心共使用清洁能源2000万度，其中水电占50.42%，光电占49.06%，风电占0.52%，这些绿色电力主要来自周边的清洁能源电站。青海省丰富多样的清洁能源让数字青海绿色大数据中心用电实现了风、光、水的有效互补，确保了供应的稳定性，数据中心的用电又解决了青海省清洁能源就地消纳困难的问题，可谓一举两得。

　　在数字青海绿色大数据中心的办公楼内，工作人员为手机插上充电器，这些电来自中心园区内部自建的分布式光伏车棚+电化学储能的绿电供应系统。园区内，白色车棚顶部，660块太阳能光伏板将太阳能转换为电能，用于中心指定机架及内部的生活用电。整个绿电供应系统于2022年7月正式建成投入使用，容量180千瓦，年发电量20万度左右，相当于100多户家庭的年用电量，可以满足整个数据中心的办公用电。

　　绿电的支撑，让算力中心、数据中心与新能源深度融合，实现绿色低碳转型发展。根据国家发展改革委等部门发布的《深入实施“东数西算”工程 加快构建全国一体化算力网的实施意见》，到2025年底，我国国家枢纽节点新建数据中心的绿电占比将超过80%。

　　近年来，随着我国新能源产业的发展，绿色电力助力下的绿色算力基础设施也逐步壮大起来。在内蒙古自治区乌兰察布市，丰富的风能资源和全年超3200小时的日照时长给予了当地充足的绿电资源，而绿色算力产业也为消纳本地绿电资源提供了新的路径。为推动“绿电”变“绿算”，乌兰察布市源荷互动绿色大数据中心示范项目不久前建成运营，该项目可降低电网多次升降压和长距离输送的电能损失，满足大数据中心绿色用电需求。

　　根据今年7月国家发展改革委等部门发布的《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》，我国鼓励数据中心通过参与绿电绿证交易等方式提高可再生能源利用率，鼓励有关地区探索开展数据中心绿电直供。预计到2025年底，我国算力电力双向协同机制初步形成。

　　空调投放量少了，散热环境反而更均匀了

　　智能调控体系让机房高能效运行

　　年节电突破800万度，年减碳逾6400吨，PUE（电源使用效率）从原来的年均1.482下降到目前年均1.297。这组数据是浙江省金华市浙中人工智能算力中心2023年的节能降碳成绩单。其中，PUE是评价数据中心能源效率的指标，指数据中心总能耗与IT设备能耗的比值。PUE的数值越接近1，表示数据中心的非IT设备，如制冷设备的耗能越少，即该中心的绿色化程度越高。

　　算力中心是耗能大户，特别是随着近年来国家计算和存储需求的大幅增长，算力产业的能源消耗量也随之增长，提升能源利用效率、发展绿色算力已成为算力产业面临的重要课题。

　　作为长三角一体化算力网络省级枢纽节点，浙中人工智能算力中心在算力规模不断扩大的同时，也在不断降低能耗、提升能效上下功夫，通过人工智能等技术，实现机房的高能效运作。

　　机房，大概是算力中心最耗能的地方。计算机服务器高速运转，不仅运算本身要消耗大量电力，其运行过程还会释放许多热量。为了减少机房的能源消耗，提升能效，浙中人工智能算力中心充分利用人工智能技术，打造综合性机房柔性AI调控体系，对机房环境进行智能调控。

　　“AI调控体系的一大特点是柔性调控理念，通过大数据分析，实现制冷各环节的效率最优。”浙中人工智能算力中心的工作人员介绍，“在热负荷不断变化、气流组织多种多样的机房环境中，人工智能技术可以实现冷量与热负荷的精准匹配，在冷冻水系统各环节利用能耗平衡法实现全程能效最优，在机房末端空调效率分析上实现自动效率识别和预警。比如，通过柔性人工智能手段，我们中心A2楼的末端空调投放量从原来的39台减少到27台。虽然空调投放量少了，但机房IT设备的散热环境不仅没变差，反而更均匀了，消除了过去常常发生的热点现象，也避免了过冷情况，这就是大数据计算加人工智能分析调控得出的科学结果。”

　　相较于人工巡检，AI调控体系还能够准确预测空调效率的变化，及时发现空调效率的下降问题，对效率下降的末端空调提前实现预警。“空调本身的效率往往会因为运行过程中各种原因而导致下降，一般维护中极难发现这种下降，而柔性调控可以将这个状态显性化，让空调都能够保持自身的高效性。我们中心已经多次发现末端效率下降问题，并提交运维进行及时处置。”浙中人工智能算力中心的工作人员表示。

　　为了更好地掌握机房的能耗情况，浙中人工智能算力中心还搭建了智能运维平台，通过可视化技术呈现机房温湿度云图、设备运行状态、AI节能运行状态等可视图表，智能识别各种气流组织问题。据浙中人工智能算力中心的工作人员介绍，智能运维平台可以从大楼能耗、各机房温湿度环境和空调系统运行情况等三方面来展示数据。目前在该中心每个大楼的1楼大厅和运维办公室内都设有大屏可方便运维人员随时查看。在调控系统本身自动化的工作状态下，大屏可以展示调节的最终效果。系统会提示有价值的效率预测，对末端和冷冻水系统的效率可及时反馈给运维人员，让整个中心的温湿调控保持高效率运行。

　　把“怕热”的数据中心搬进海底

　　最大限度利用自然冷源降低散热能耗

　　由于服务器在高速运行过程中会散发许多热能，因此，算力中心、数据中心有一个很大的弱点——“怕热”。而要使用空调等制冷设备给如此庞大的数据中心、算力中心降温散热，自然要消耗大量电能。因此，最大限度地利用自然冷源，延长自然冷源的利用时间，成为算力产业绿色低碳转型的重要方向。

　　近年来，国内数据中心和算力中心在利用自然冷源上进行了不少技术创新。地处安徽省的华为云华东（芜湖）数据中心首创直通风和间接通风自适应融合方案，在室外环境温度低于26摄氏度时，采用直通风制冷，使得该数据中心1年内有将近10个月的时间可以利用自然冷源，降低了数据中心的散热能耗。地处新疆维吾尔自治区的丝路新云绿色算力中心利用西部地区干燥的气候特点，采用新风加湿膜蒸发模式，在机柜背面放置特制“湿膜”，利用温度差在冷水蒸发过程中带走热量，再由强力新风系统经热风通道排至室外。相比纯靠电力制冷的空调，可极大降低用电能耗。

　　在国内众多的数据中心中，海南陵水商用海底数据中心是一个特殊的存在。作为全球首个商用海底数据中心，海南陵水商用海底数据中心把“家”安置在海底深处，充分利用海水这个自然冷源来带走热量。

　　为了防止服务器进水，海南陵水商用海底数据中心建造了具有极强密封性和耐腐蚀性的海底数据舱来存放服务器。这些数据舱像一个圆柱形的易拉罐，内部是恒湿、恒压的密闭环境。目前，陆上数据中心的制冷一种是吹冷气降温的“风冷”方式，一种是“洗冷水澡”的液冷方式，有数据显示，海底数据中心的运行能耗比这两种都要低。以100个海底数据舱为例，相较于同等规模的陆地传统数据中心，海底数据中心每年能节省用电总量1.22亿千瓦时、节省淡水10.5万吨。

　　海南陵水商用海底数据中心的散热技术采用的是重力热管技术，整个冷却系统由冷凝管、冷却管、换热管等不同管道组成，通过管道之间的高度差创造重力条件，散热过程无需动力驱动，舱内设备导致的温升和海水之间的温差驱动冷媒循环散热，实现数据舱的自然冷却。相较于陆上数据中心的散热系统，海水散热拥有海水这个“自然免费的不间断冷源”，不仅更省电，而且省水。深处海水的包围中，海南陵水商用海底数据中心不需要陆上数据中心常用的蒸发散热装置和冷却塔，整个散热过程几乎不消耗淡水资源。此外，与陆上数据中心动辄上万亩的占地面积相比，海底数据中心不占用土地资源，它所布放的海域还可以同时建设海洋牧场、渔业网箱等生态类项目，并与海上风电等绿色能源实现多能互补。（作者：王雅婧）

原文链接：http://www.scjc.gov.cn/scjc/rdzx/2024/10/12/87938f5a7ea14d5b9a4895859f7dc7f1.shtml
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