数据中心耗电量占全国2%， 如何降服云上“电老虎”

截至2017年底，中国各类在用数据中心总量已经达到28.5万个。数据中心生命周期普遍为10-15年，一旦开始运行，从不停歇，数据中心就是一个“电老虎”。

为了降低能耗，数据中心纷纷被放入天然“冰箱”。微软数据中心在加利福尼亚海岸约30英尺深的海底，Facebook将数据中心设立于北极圈以南100公里的瑞典吕勒奥镇，阿里云千岛湖数据中心利用了深层湖水制冷。

阿里云、华为云、腾讯云均以不方便或者涉及机密而拒绝了采访。对于最核心的PUE值，除了少数互联网巨头数据中心公布的数据外，很难找到其他数据中心的PUE值。

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南方周末特约撰稿 崔珠珠

手机照片存不下，动动手指，照片轻松上传到云相册，可是“云”在哪里？

对于中国的苹果手机用户而言，iCloud数据可能存在“云上贵州”。除了苹果数据中心，贵州群山间还隐藏着华为、腾讯等互联网公司的数据中心。2019年3月15日，苹果在中国建立的第二个数据中心在内蒙古乌兰察布开工，预计2020年投入运营。

2018 年 5 月 18 日，航拍位于贵州省 贵安新区的腾讯山洞数据中心，因为得天独厚的生态优势，贵州集聚了多家大型数据中心。 视觉中国?图

叫外卖、逛网店、打游戏、移动支付……中国8.29亿网民时刻通过网络享受着一个个数据中心的服务。

海量数据背后是惊人的耗电量。据工信部网站数据，截至2017年底，我国各类在用数据中心总量已经达到28.5万个，全年耗电量超过1200亿千瓦时，约占我国全社会用电量2%。

随着5G时代来临，数据中心耗电量将更大，绿色数据中心呼之欲出。

2019年2月，工信部、国家机关事务管理局、国家能源局发布《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》（以下简称《意见》），要求到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平。

不过，这并不是一个容易抵达的目标。

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从不停歇的“电老虎”

数据中心从来不在你我身边，但是跟每个人的生活息息相关。

正如道路能不能畅通，要依赖于交通信号；电力能不能够稳定供应，依赖于发电厂和电网的调度。“我们能不能付钱、坐车，买东西……对应的都有信息系统。所以但凡需要有信息，有软件来提供服务支撑的地方，最终都会有数据中心这个物理载体。”中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会副主任委员曲海峰说。

神秘的数据中心，其实有个更通俗的名字——数据机房。早在1945年，数据机房伴随着美国第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”的诞生而出现。1971年，微型计算机时代开启，大中小型机房并存发展。1995年互联网兴起，数据机房开始演进成今日的数据中心。

事实上，数据中心的生命周期普遍为10-15年，一旦开始运行，就从不停歇。马不停蹄的数据中心是“电老虎”，一个大型数据中心用电量相当于一个美国小城市的总电量。

高能耗背后，电费并非都花在核心组件运行上。电脑和手机用久了会发烫，数据中心里有千亿级别的芯片，发烫程度要远高于电脑和手机，所以，大量的电力用于冷却。

根据2007年美国Green Grid发布的数据中心节能指南显示，只有35%的电供给IT通信设备，36%的电用来冷却，9%的电供给空调系统。

数据来源：美国Green Grid发布的数据中心节能指南（2007年） 南方周末特约撰稿 崔珠珠整理 冯庆超?制图

如同发烧需要量体温来体检，数据中心的高能耗催生了PUE指标。PUE全称“Power Usage Effectiveness（平均电能使用效率）”，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比，比值越接近于1，表明能效、绿色化程度越好。

《意见》要求，2022年，新建大型、超大型数据中心的PUE值达到1.4以下。

根据公开数据，Facebook、微软和谷歌数据中心的PUE值在1.05-1.2之间，BAT的PUE也均在1.2左右。但中国中小规模，尤其早期建设的数据中心PUE值距离1.4还有较大差距。

施耐德电气数据中心首席架构师张子扬长期关注数据中心运维，他将中国的数据中心建设分为上下半场。上半场主要是金融、政府机构和国企等，多数为十到二十年前建立；下半场则是互联网企业，会带来第二次的建设高潮。

“《意见》的出台，提供了方向和指引纲领，也为耗能型数据中心敲响了警钟。”张子扬说。

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把数据放入天然冰箱

让数据中心变得更绿不只是政策要求。

张子扬留意到，《腾讯传》一书提到，对于互联网巨头企业而言，多部署一台服务器，就意味着客户体验的改善和用户数量的激增。

目前，中国数据中心包括自建、租用运营商数据中心以及租用数据中心提供服务三种模式。第一种相当于自建房，自己装修、使用、维护、保养；第二种相当于租房子，享受别人提供的物业服务；第三种更像住酒店，只购买一种来自数据中心提供商所提供的服务即可。

曾经，运算能力排在首位，为了维持安全稳定不惜一切代价。如今，电费占数据中心运维总成本60%-70%，高额电费也成为企业数据中心的负担。

“老百姓能够看到的是给手机充电，老百姓看不到的是数据中心的连续稳定运行。”曲海峰分析，“以前很多人觉得设备就非常贵了，电很便宜无所谓，后来发现设备越来越便宜，电却越来越贵。”

把数据中心放入天然“冰箱”，降低空调冷却用电是最简单的方案。微软的数据中心在加利福尼亚海岸约30英尺深的海底，Facebook将数据中心设立于北极圈以南100公里的瑞典吕勒奥镇，阿里云千岛湖数据中心利用了深层湖水制冷。

苹果在乌兰察布、BAT等在贵州建数据中心都有类似原因。“富士康选择贵州的一个重要原因，便是这里得天独厚的生态优势。”2014年6月，总投资2.2亿元的富士康绿色隧道数据中心完工后，富士康科技集团总裁郭台铭说。

不只降低能耗，欧美互联网公司使用可再生能源为数据中心供电已蔚然成风。

谷歌母公司Alphabet在2019年2月被评为全球最清洁的公司(详见报道《全球最清洁的200公司，第一名你很熟悉但猜不到》），发出榜单的主办方As You Sow首席执行官Andrew Behar表示，“谷歌采用100%可再生能源所产生的碳影响，相当于让100万辆汽车永久停驶，我们希望所有信息通信技术公司也这样做。”

选址灵活的绿色数据中心还可能带动储能、潮汐能的发展。“中国有一万多公里的海岸线，如果合理潮汐电站加数据中心模式能够做成，意义将十分重大。”张子扬说。

不过，像内蒙古、宁夏等地区，虽然可再生能源丰富、电费便宜，但当地网络条件还需加强，“打个比方，土豆很便宜，但是把土豆运过去很贵。”曲海峰说。

其实，除了自然冷却，一位研发芯片的工程师告诉南方周末记者，最根本的省电办法是减少数据中心的发热。“如果芯片性能提高，需要更少的电流就可以更高效工作，芯片电阻产生的热能会随之降低。”但中国芯片研发起步晚，他估计至少十年才会有突破。

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运维能力短缺

目前，数据中心绿不绿，主要参照《国家绿色数据中心试点评价指标体系（2017）》，这并非强制的标准。

《意见》也提出，要建立完善绿色标准评价体系等长效机制。工信部节能司能源节约处副处长袁令在接受科技日报采访时说，已修订绿色数据中心国家标准等一系列重点标准，并且将其作为试点建设和评鉴的核心依据。

我国绿色数据中心的试点工作一直在进行。在2012年的《工业节能“十二五”规划》就已被提及，2015年，工信部等三部门公布了包括多个中国联通、移动、电信分公司在内的84个国家绿色数据中心试点单位，贵州等14个国家绿色数据中心试点地区。

2017年12月，工信部公布了49家国家绿色数据中心名单，其中电信和互联网领域各有17家，其余为公共、金融机构等。

名单中的数据中心都颇为低调，南方周末联系了名单中的4家，均以不方便或者涉及机密而拒绝了采访。此外，阿里云、华为云、腾讯云也都婉拒了采访。

对于最核心的PUE值，除了少数互联网巨头数据中心公布的数据外，很难找到其他数据中心的PUE值。

绿色数据中心的评估过程，还缺乏公开度。

张子扬认为，从技术上看，PUE的验证技术已经不是难题。“反之，如果不规范的企业在验证过程中，只是改变一些测量点，甚至挪动一下位置就改变PUE值，毕竟验证的人很难了解真实的IT负荷部署，这样的评估就失去了原有的意义。”

数据中心的人才短缺已经跟不上数据中心建设速度。“数据中心追求低PUE、快速响应也对运维人员提出了更高要求。”2018年10月，中国信息通信研究院联合开放数据中心委员会发布的《数据中心白皮书》透露。

运维能力短缺给施耐德这样的能效管理机构提供了商机。“施耐德电气专注于各个行业的能效管理，我们既不发电也不用电，我们负责的是能源的智能分配和管理，并能够让能源更加可靠、高效和绿色的使用。”张子扬说。

白皮书还预测，我国数据中心市场未来三年仍处于快速发展期，预计到2020年市场业务总收入可达1500亿元。

嗅到商机的不只是施耐德。除了大型及超大型数据中心外，专注电源管理与散热解决方案的台达还看好200平方米以下中小型数据中心的“绿化”服务，“比如各大银行的网点、政府电子政务、中小企业及未来5G+边缘计算数据中心等。”台达高级经理叶新平说。

强制的标准出台之前，中小型的绿色数据中心可以先自我提升。例如台达吴江数据中心为企业自有数据中心，只有135平米，在建设时注重垃圾分类回收、使用不破坏臭氧层的制冷剂并利用屋顶的光伏发电，后获得了美国绿色建筑委员会的LEED金级认证。

事实上，在节能之外，绿色数据中心之“绿”还涵盖了多个环境要素，例如废旧铅酸蓄电池若处理不当，铅、汞、镉等有毒有害重金属会对环境造成危害。

因此，《意见》也明确提到，水资源利用效率和清洁能源应用比例应该大幅提升，废旧电器电子产品需得到有效回收利用。

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汪韬

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丨薛子韬

【本文首发于2019年3月28日南方周末，原创作品，转载须联系南方周末后台取得授权。】