大咖對話(huà)：如何應對數據中心低碳可持續發(fā)展？

在數字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展進(jìn)程中，數據中心起著(zhù)至關(guān)重要的支撐作用。數據顯示，2020年，中國數字經(jīng)濟規模達到39.2萬(wàn)億元，數據中心用全社會(huì )1%左右的用電量支撐了38.6%的國民生產(chǎn)總值。預計到2030年，中國數據中心用電量為1800億度，將支撐超過(guò)50%的國民生產(chǎn)總值。“雙碳”政策引領(lǐng)下，數據中心的可持續發(fā)展則日益成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。

日前，中國建筑設計研究院數據中心設計研究所所長(cháng)、中國勘察設計協(xié)會(huì )電氣分會(huì )青年專(zhuān)家組常務(wù)副主任及雙高專(zhuān)家組委員郭利群、施耐德電氣關(guān)鍵電源業(yè)務(wù)部首席技術(shù)顧問(wèn)石葆春共聚施家課堂，就數據中心節能降碳具體措施、如何提高數據中心負載率、數據中心可持續發(fā)展方面路徑、可再生能源對數據中心的意義與可行性、儲能發(fā)展空間等多項議題進(jìn)行了多方位探索與交流。

降低PUE僅僅是開(kāi)始

談到可持續發(fā)展，傳統意義很容易聯(lián)想到節能減排，進(jìn)而映入腦海的便是PUE指標。在相當長(cháng)時(shí)間里，PUE一直是數據中心產(chǎn)業(yè)的技術(shù)攻關(guān)方向。得益于數據中心能源效率的飛速提升，數據中心的平均PUE從十多年前的超過(guò)1.8，降低到如今的平均不到1.5，甚至有的已經(jīng)低于1.2。

郭利群介紹：“當下，盡可能降低PUE依然是業(yè)界努力的方向，并且是數據中心規劃設計過(guò)程中要重點(diǎn)考慮的因素，低PUE可以節省電費支出，為持續運營(yíng)的盈利提供保障。由于地方政府對于數據中心的用電用水都有要求，因此，在數據中心設計時(shí)，需要因地制宜選擇合適的制冷和供配電技術(shù)路線(xiàn)。”

以正在實(shí)施的某項目為例，當地節水辦對用水指標控制非常嚴格，由于傳統風(fēng)冷冷水系統的PUE值不理想，所以需要通過(guò)采用間接蒸發(fā)冷技術(shù)將PUE降低到1.25以下。要充分實(shí)現自然冷卻，除了提高供給水溫度之外，還要充分利用風(fēng)向，讓更大的自然風(fēng)吹到設備上。比如，布置了間接蒸發(fā)冷卻機組的數據中心樓，宜利用全年主導風(fēng)向特點(diǎn)，多棟數據機房樓豎向布置，以樓的短邊迎風(fēng)，形成迎風(fēng)進(jìn)風(fēng)通道，提高樓兩側布置機組的長(cháng)邊吸風(fēng)換熱效率；辦公區則可以橫向布置，形成擋風(fēng)屏障，提供內院環(huán)境舒適度。

“如果要進(jìn)一步降低PUE，還必須要在供配電系統方面做出更多努力。”石葆春介紹，在這方面，由施耐德電氣提供的Galaxy系列UPS，除了傳統的雙變換模式，還支持全新的ECOnversion（E變換）工作模式。

施耐德電氣獨有的E變換模式具有高可用性、高效率、高性能指標參數等多重優(yōu)勢。在E變換模式下，運行時(shí)的逆變器保持與旁路電源并聯(lián)連接，并共同為負載提供電流。負載需要的諧波電流（無(wú)功功率）由逆變器提供，靜態(tài)旁路向負載提供基波電流（有功功率），而輸出的電壓由旁路市電電壓決定。逆變器可以對諧波電流進(jìn)行補償校對，使得UPS輸入端的諧波電流小于3%，輸入功率因數為0.99。當市電供電發(fā)生故障時(shí)，逆變器將立即提供負載所需的所有電流，從而消除在切換E變換模式過(guò)程中的斷電或壓降，等特點(diǎn)。沒(méi)有切換動(dòng)作，也可以說(shuō)其切換時(shí)間達到0ms，輸出提供IEC62040-3 Class 1供電質(zhì)量；E變換僅進(jìn)行較少的能量變換，功率器件溫升低，疲勞老化程度低，產(chǎn)品壽命長(cháng)達15年；99%高效率帶來(lái)低TCO，1000kW負載10年節省350萬(wàn)度電。

面向未來(lái)的可持續發(fā)展

降低PUE意味著(zhù)可以節省數據中心的用電量，同時(shí)也帶來(lái)了碳排放量的下降。如果按1,000個(gè)功率密度6kW的機柜，平均PUE1.3計算，則全年耗電量為6,833萬(wàn)度，折合碳排放交易額303萬(wàn)元。在業(yè)界持續為降低PUE而進(jìn)行探索的同時(shí)，有必要認識到，要實(shí)現整個(gè)社會(huì )的可持續發(fā)展，僅僅降低數據中心的PUE是遠遠不夠的，而且進(jìn)一步下降空間也已經(jīng)很小了。

石葆春表示，作為關(guān)鍵能源效率指標，持續提升的PUE可看作是數據中心行業(yè)可持續發(fā)展的第一步。施耐德電氣認為，廣義的可持續發(fā)展需要從環(huán)境、社會(huì )和治理（ESG）三個(gè)方面綜合考量，關(guān)注能源使用、溫室氣體排放、用水、廢棄物、土地與生物多樣性等多個(gè)要素。在《中國數據中心可持續發(fā)展》洞察報告中，施耐德電氣明確提出了構建可持續發(fā)展數據中心的關(guān)鍵要素、衡量指標和實(shí)踐路徑。特別需要指出的是，數據中心最終實(shí)現凈零碳是一個(gè)漸進(jìn)的旅程，應該分階段來(lái)完成。每個(gè)數據中心企業(yè)需要根據自身所處的階段，來(lái)確定戰略目標，制定實(shí)施規劃。

其中，利用可再生能源是實(shí)現數據中心乃至整個(gè)社會(huì )可持續發(fā)展的關(guān)鍵步驟。如今，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電越來(lái)越受到重視，在電網(wǎng)中所占的比重也在逐步提高。不過(guò)，可再生能源發(fā)電仍然具有一定局限性。郭利群介紹，光伏每年有效的發(fā)電時(shí)間在1,500小時(shí)到1,900小時(shí)，即使在內蒙古草原，每天最長(cháng)的有效發(fā)電時(shí)間也只有4.5小時(shí)。要解決這個(gè)問(wèn)題，一方面需要電網(wǎng)自身的高度自動(dòng)化可調節，另一方面則需要與儲能系統相配合。

對于數據中心而言，用戶(hù)側儲能系統與UPS相結合，實(shí)現用戶(hù)側的“UPS+鋰電池”儲能系統部署，降低儲能系統建設成本?？梢岳梅骞入妰r(jià)差，幫助企業(yè)大幅降低用電成本，實(shí)現節碳目標。在這一方面，施耐德電氣Galaxy V系列旗艦UPS，在研發(fā)初期就前瞻性地融合了儲能技術(shù)，可以充分滿(mǎn)足儲能系統的應用。在數據中心場(chǎng)景、充電站場(chǎng)景、制造業(yè)場(chǎng)景，施耐德電氣的儲能系統都得到廣泛應用。引入儲能系統之后，數據中心可以部分取消柴油發(fā)電機，配合施耐德電氣新型的Galaxy V系列E變換UPS設備，簡(jiǎn)化數據中心架構，提高電能利用率，降低運行成本。在實(shí)現增容扛峰功能、峰谷電價(jià)調節功能的同時(shí)，提高數據中心的供電質(zhì)量。

在這一新的數據中心架構之下，UPS也得到了重新定義，不僅是提供不間斷供電，還實(shí)現了儲能應用和電能質(zhì)量治理。UPS成為數字化的能量調整、儲存、分配及管理系統，可根據電網(wǎng)、負載、儲能、時(shí)段，智能化地進(jìn)行電能質(zhì)量治理、能量管理及調配，大幅提升能源使用效率。

在業(yè)界對數據中心可持續發(fā)展之“道”擁有高度共識的當下，施耐德電氣作為數據中心行業(yè)專(zhuān)家，將基于豐富的實(shí)踐經(jīng)驗和行業(yè)洞察、領(lǐng)先的數字化技術(shù)、強大的生態(tài)圈伙伴，通過(guò)科技賦能，為數據中心的可持續發(fā)展、為數字能源領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級與創(chuàng )新貢獻更大力量。

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