互联网数据中心，双碳打开新机遇 华为互联网数据中心基础设施筑起“绿色基石”

在国家双碳战略的大背景之下，数据中心作为数字“新基建”的重要组成，承载着经济发展的重任，也是实现数字经济碳中和的重点环节网站备案。实现数据中心碳中和，也不能简单地理解为使用清洁能源，更应该从设计互联网数据中心、建设，到投产运营，从全生命周期考虑，如何实现数据中心全面的低碳、节能发展。互联网数据中心，双碳打开新机遇 华为互联网数据中心基础设施筑起“绿色基石”绿色数据中心从“基石”做起对于一座数据中心来说，从开始设计到最终运营生产，会被分为5个层级，以区分不同建设、发展阶段和服务内容。目前，数据中心行业比较常见的划分方式如下：L0：楼宇系统。包括机房、配套楼宇的土建等部分。L1：数据中心物理基础设施（DCPI）。包括：供电、制冷、机柜、管理、综合布线、安全消防等。L2：IT硬件平台。包括服务器、存储设备、网络设备等硬件设施，其中亦涉及到与L1强耦合的综合布线。L3：IT软件平台。包括如操作系统、应用程序、安全防护等。L4：业务。面向客户的各种服务。其中，L1层是数据中心除土建以外的物理基础设施，可以说正是因为有L1层，数据中心才称之为数据中心，否则只能称为机房。数据中心L1从能源、环境、设施、安防等层面为数据中心运营提供基础支撑。因此，数据中心L1即是数据中心稳定运营的基础，也是决定数据中心是否绿色、高效、节能的最重要层级。例如，在主流的降低PUE的方法中，优化制冷系统是第一个要考虑的举措。而供电系统优化、清洁能源应用等举措也意味着未来数据中心碳中和的实现也要从L1层寻找答案。技术上的碳中和挑战随着云计算、大数据、人工智能、联接等数字技术的发展，数据中心承担的业务内容以及建设形态都发生了巨大的变化。在国家提出了双碳战略目标之后，数据中心作为数字产业的基础设施，同时承担着数字经济发展和实现数字产业碳中和的双重重任，数据中心产业的发展面临着诸多挑战。首先是能耗的不断增长。目前全球数据中心用电量占全球总用电量2-3%，并且有持续增加的趋势。从中国看，根据2018年的数据显示，当年全国数据中心耗电1600多亿度，占全国用电量2%左右，相当于9855万吨的碳排放，需要种植1.4亿棵树进行二氧化碳吸收才能达到碳中和。其次是传统建设模式存在周期长、更新慢的缺点。传统的数据中心建设模式的建设周期一般接近两年，而IT设备和数字技术演进速度日益加快，基本上达到3年换代的频率。以至于部分保守设计的数据中心出现了建成即落后的尴尬局面。第三是新形势下的运维困境。随着技术进步和业务需求的变革，数据中心形态也发生了诸多变化。大数据中心IT功率密度不断提升，结构日益复杂。边缘数据中心分散四处，难以管理。愈加复杂却效率低下的传统运维方式对运维人员的数量、质量都提出了超高要求，以至目前有60%的数据中心招不到合格运维人员。第四点这是电力供给稳定性的挑战。随着数据中心承载更多的高性能计算和存储的高能耗业务，其耗电量也随着数据中心规模的提升和单柜功耗的提升越来越大，对供电系统的压力也同样增加。根据Uptime发布的2020年数据中心宕机原因调查显示，37%的宕机由供电系统故障引起。来自“互联网”的碳中和需求在数据中心自身技术因素之外，云计算的兴起、大型互联网应用的出现，也在产业模式上改变着数据中心产业。各大互联网公司依托自身业务优势，纷纷进军云计算产业，并且纷纷开始自建、合建符合自身业务需求的大规模、超大规模数据中心。据市场调研机构的最新数据显示，截至2020年第二季度末，全球超大规模数据中心的数量增长至541个，另有176个数据中心处于计划或建设阶段。国内的情况类似，特别是“新基建”提出以来，互联网公司也纷纷入局。相比于传统IT业务，云计算、互联网业务对数据中心的要求除稳定性、安全性更高外，还有功能定制化、资源弹性化、交付快速化等新需求。很多互联网企业会深度介入数据中心的建设，从最初的选址、设计，到后期的建设、运营，都会提出基于自身业务的需求，因此数据中心从建设形态上已经开始受到应用层产业变动的影响。此外，在碳中和的大背景下，互联网企业也注意到了数据中心的碳排放情况，并且将促进产业链上游碳中和作为自己的责任。比如苹果、谷歌、微软、Facebook等纷纷表示将努力促进业务所属数据中心的碳中和实现。这一趋势，也将碳中和作为一个与技术性能同等的指标，摆在了数据中心建设、运营商的面前。如何更好地解决数据中心面临的产业模式、技术形态变动带来的挑战，实现数据中心产业的碳中和，是需要整个行业共同面对的问题。对此，华为通过对数据中心L1层服务的重构和改进，给出了答案。“四大重构”打造下一代数据中心因自身业务需求，华为在数据中心设计、建设、运维及运营方面积累了丰富的经验和创新技术、管理理念。特别是在L1层，华为已经形成了一整套的数据中心L1整体解决方案，在资源管理、进度管理、质量管控、集成运营与运维能力等方面具有无可比拟的优势，可以全力保障数据中心交付，并提供持续运营能力。为应对碳中和背景下数据中心面临的挑战和行业痛点，华为数据中心能源解决方案从数据中心全生命周期的角度，基于L1层、超越L1层，通过重构架构、重构温控、重构营维，重构供电，打造下一代极简、绿色、安全、智能的数据中心。重构架构。数据中心的碳排放不仅产生在运营中，建设、施工阶段产生的碳排放一样应该受到重视。华为采用全模块化设计和全预制化的极简建设模式，可实现施工期间用水和建筑垃圾减少80%，可回收率超过80%。在减少90%施工碳排放的同时，还可以大幅提升交付效率，缩短建设周期，满足按需部署，分期投资的需求。以1000机柜数据中心为例，重构后的架构可将建设周期由20个月缩短到6-9个月。重构温控。通过间接蒸发冷却和iCooling智能能效优化等解决方案，实践“风进水退”的理念，最大化利用自然冷源，大幅降低能源利用效率（PUE）。同时采用去架空地板架构，弥漫式送风等措施，实现了数据中心运营中的PUE降低8%-15%、用水减少40%，并且提了功率密度及出柜率。重构供电。华为数据中心能源iPower智能解决方案供配电系统设备从被动维护到主动预警，实现AI预测性维护，全面保障供电安全。iPower电力模块相比传统方案可省地40%，提升10%的出柜率。同时，华为UPS专利智能在线模式转换效率高达99.1%，从变压器到UPS输出全链路效率高达97.6%，相比业界高出3.6%，1500柜12MW的数据中心10年可省电费1550万元。重构运维。应对日益复杂的运维环境，华为通过智能运维解决方案实现了运维智能化、可视化、数字化，大幅提升了运维质量和效率。华为智能运维解决方案可以节省35%的运维成本，并将资产利用率提升20%，实现数据中心全链路预测性维护、端到端能效调优、极致营维效率及资源利用率。赋能产业走向碳中和据悉，华为在全球已经建设了1000 的数据中心，其中包括如新一代智能“低碳”贵安华为云数据中心等在内的200多个自建、自用及自管理的数据中心。在这个过程中，华为高度关注数据中心的绿色、节能发展，并积累了丰富的数据中心低碳建设、管理、运营经验。将绿电引入数据中心，是实现数据中心运营碳中和的终极手段。除不断改进数据中心的建设、运营，华为还在数据中心的清洁能源供给方面进行了大规模实践。目前，华为已在青海省建设成了全国首个100%利用绿色能源建设的大数据产业示范基地。利用青海本地的水电、风电、光伏等电力资源，为面积高达1200亩的数据中心园区提供清洁电力。能力越大，责任越大。一直以来，将自身能力赋能产业是华为服务行业数字化转型的理念。华为数据中心能源通过向行业提供数据中心L1服务解决方案，将经过四大重构的数据中心建设理念普及到全行业，并将持续助力数字化程度领先的互联网行业的基础设施建设，携手推动数据中心产业的低碳发展，打造绿色节能的数字经济格局，促进产业乃至全社会的碳中和实现而做出积极的努力。