网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

一年吃掉2.5个三峡发电量,怎么办?

0
分享至

每天一篇全球人文与地理

耗电大户-数据中心

作者:小贝

校稿:朝乾 / 编辑:养乐多

7月13日晚间,热门视频平台哔哩哔哩服务器发生故障,无数网友突然之间无法收看B站的视频。这一事件迅速在网上引起轩然大波,也引发了人们对于数据安全的担忧。


随着近年来我国数字经济的蓬勃发展,全社会对于数据与算力的需求也在持续增加。而建造大型、超大型的数据中心,无疑是保障数据安全,缓解算力需求的必经之路。然而,这又带来了另一个广受社会关切的问题——数据中心的高额能耗。

去年9月,中国在联合国大会上承诺,努力争取在2060年前实现碳中和。所谓的“碳中和”,就是让二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量,从而使得大气中二氧化碳总量不再增加。

近几十年来,排放量是不断增加的

全世界还有很多国家要发展,实现“碳中和”难度很大

(参考:IEA)▼


为了实现这一目标,必须节能减排,淘汰过剩的落后产能,通过科技创新提升产业能效。因此,降低数据中心的能耗,是中国在实现碳中和的道路上必须解决的难题。

欢迎来到数据中心

(图:壹图网)▼


数据中心有多耗电?

所谓的数据中心,就是集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所,包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。根据所有性质或服务对象不同,可分为互联网数据中心和企业数据中心;按照规模划分,可分为超大型、大型和中小型。

按照工信部对数据中心规模的等级划分

中小型数据中心的规模小于3000标准机架

大型数据中心规模在3000-10000标准机架之间

10000标准机架规模以上为超大型数据中心▼


数据中心是促进 5G、人工智能、云计算等新一代数字技术发展的数据中枢和算力载体。数字经济,离不开数据中心传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

看片儿卡顿可以有很多种原因

数据中心忙不过来也是可能性之一▼


然而数据中心可是吞噬电能的巨兽,中国数据中心约占中国全社会用电量的2%。

2%看上去不多?这可是数据中心这一个细分领域的用电量,换个角度看,被认为是过剩产能的水泥行业,一年的用电量也就跟数据中心的用电量差不多。

数据中心的用电量已经接近太阳能板块的总发电量

(总用电量接近,但不等于总发电量)▼


如果不看比例,看具体数字,数据中心的用电量就更震撼了:全国的数据中心一年要用掉相当于两个半三峡水电站的年发电量,一座超大型数据中心的年耗电量就可以超过30万人口的城市。

巨量的服务器日夜不停地运转

耗电量其实是非常惊人的

(图:壹图网)▼


说好的高新技术产业,怎么耗电量和过剩产能差不多了?

数据中心是数字经济的基础,为了保证数字经济可高效运转,数据中心必须一年365天时时刻刻在线。而中国的数字经济,规模实在是太庞大了。

一上地铁,放眼望去,全是“数字经济”

大家实际上都在间接使用数据中心

(图:杔格)▼


中国网民规模9.89亿,其中手机上网人数9.86亿,这近十亿人每天网购300多亿元的商品,刷短视频总共18多亿小时、使用小程序3亿多小时。你在网购时的每一次收藏、放进购物车或是拼一单,在短视频网站上点的每颗心、上下翻动的每次选择,在微博上发的每条评论、每次转发,上下班、逛街每次出示健康码,都需要调用数据。

而这些数据全都储存在数据中心里。

看了一眼我的手机使用时间

深感还有更大的流量潜力没有贡献给互联网大厂...▼


手机内存小,App都把大部分数据储存在云端,而云端的数据其实就是储存在数据中心。

你用手机连上网,惬意地点开一个个App,无论是网购、看新闻、玩游戏、看搞笑视频还是和朋友聊天,或是点开这篇文章,每一次操作都对应着从云端上传或下载数据,数据中心都要耗电。每天数以百亿次计的操作,汇聚成了中国数字经济汹涌澎湃的大合唱,而这背后则是数据中心在电力的涨落中内心持续的沸腾。

游戏玩得越凶,视频刷得越快

这后面就越热

(图:壹图网)▼


这里所说的“沸腾”,正是字面意义上的。

由于数据中心每天要储存、传递、处理这么多数据,耗电量大,其发热是很严重的。如果不及时散热,机器会出故障,系统会瘫痪,就会影响电脑和手机前的网民上网体验,次数多了还会大大降低元器件的使用寿命。

数据中心内部

(图:壹图网)▼


因此,除数据中心IT设备的能耗之外,为数据中心制冷,帮助其散热也要消耗大量电能。另外,供配电系统、照明等其他方面也会耗能,这些耗电量加起来才是数据中心总的耗电量。

相比于堆积巨量的设备

更具重要性的是整体的运营维护、节能提效的能力

对人员和技术的要求其实很高

(图:壹图网)▼


数据中心的电能利用效率(Power Usage Effectiveness, PUE) 指的是数据中心全年总耗电量与数据中心的IT设备全年耗电量的比值,PUE数值越高,说明数据中心IT设备之外耗电越多,也就是更多的电被用在了数据中心本身的功能之外,数据中心的电能利用效率越低。

除了计算设备本身用电外

其他用电中,制冷占据最大比例

如果要提高效率,无疑要从制冷方面着手▼


高能耗的数据中心,导致了大量的温室气体排放,给资源和环境带来了巨大的挑战,也会提高“碳中和”目标的实现难度。

截至 2019 年年底,全国超大型数据中心平均PUE为1.46,大型数据中心平均 PUE为 1.55。按照工信部最新印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》的要求,到2021年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下;到2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。

因此,预计未来几年,规划在建的超大型、大型数据中心平均设计PUE将进一步降低,我国数据中心的平均PUE还存在很大的节能减排潜力。

从PUE1.55逐步改进到1.36

相当于将八分之一的风力发电

从冷却照明等功能转移到真正创造价值的IT设备上▼


数据中心,还需更多

虽然数据中心是耗能巨兽,但我们一刻也离不开它,它还会愈发壮大起来。

21年前,网民才是小众群体,当时杭州还举办“网络生存比赛”,参赛选手被关在只有电脑和椅子的屋子里,要求通过网络生存下去,结果第一天只有一名选手做到网络订餐和购物。当时的人离开现实,只靠网络完全生存不下去。毕竟,如今的电商之城,当年阿里也才刚拿到软银的投资,连淘宝都还没有,就更别提“饿了么”了。

如今,不管你是饿了还是饱了

在设备面前都是一个可分析、可计算的对象

而这背后,是远方的超大服务器在一刻不停的计算

(图:壹图网)▼


21年后,一个宅男只要有钱,在家里依靠外卖、网购,上网交水电费,完全活得下去。有点本事的,还能在网上找到兼职,理论上完全可以足不出户一直生活。即使是没脱离现实的人,也有不少上班要上网工作,下班回到家刷短视频看网剧,饿了点外卖,现在倒像是离开网络就生存不下去了。

这个时候,要是数据中心突然停电了,那真是要了不少人的老命——近十亿网民的网络世界就此消失。

看到的是外卖小哥

看不到的是背后的系统和数据中心

(图:Chintung Lee图虫创意)▼


数据中心是我们丰富多彩的网络世界的基础设施,随着工业互联网的发展,它还对提升全社会生产效率和全要素生产率作用巨大。数据中心直接间接支撑了全国GDP约36.2%的数字经济规模。

如果不能实现数据交换,就无法成功扫描这些二维码

其背后的网店、媒体、办事机构也就无法和你达成交易

自然也就无法创造GDP了▼


根据国家发改委最新统计,当前每消耗1吨标准煤,能够为数据中心直接贡献产值1.1万元,并可贡献88.8万元的数字产业化增加值,同时还可带动各行业数字化转型,间接产生360.5万元的产业数字化市场。

所以,数据中心用了全社会用电量的2%,似乎也不算多。

从性价比来看确实是收益颇高的新一代基础设施

但也是吞噬能源的巨兽,而且需求量还远没有止步

(图:壹图网)▼


然而,数据中心未来耗电量会越来越大。

这是因为随着5G时代的到来,流量将呈现指数级增长,现在每月人均9G至10G好像就不少了,可到以后每月人均流量80G至100G很有可能。这就意味着,为存储读取爆发式的海量数据,数据中心也得以指数级建设。

如果真的能实现稳定可靠随时随地的高速传输

APP所占存储就可以大幅减少,因为一切可储存在云端

但这同样也会导致对云端存储需求的激增

相当于将海量的分散碎片信息都集中管理 ▼


还有工业互联网、物联网和区块链技术发展,以及日渐成熟的自动驾驶等产业,每天产生数据的存储和处理。无论是无人工厂、万物互联下的智能家居还是自动驾驶的汽车,运行时都是海量数据的产生和调用终端。它们这些数据血液的终端组织运行,都仰仗数据血液在数据中心的进出,而更猛烈的用电,则是这颗数据心脏强有力的搏动消耗的能量。

为此,工信部在《新型数据中心发展三年行动计划》中提出,要推动新型数据中心的发展。与传统数据中心相比,新型数据中心一方面是对算力和算效提出了更高要求,另一方面则运用绿色低碳技术,提高能效与安全系数。

目前我们感触最深的还是通过手机联网

与此同时,还有越来越多的设备连入网络

他们对数据交换及其质量的需求更大、更高

(图:壹图网)▼


数据中心能省电吗?

数据中心越来越大的耗电量,不仅不利于节能减排,加大了电网负担,还大大提高了数据中心的运行维护成本。

所以运行维护者也在想方设法给数据中心节能。

数据中心IT设备的能耗之外,供配电系统、照明等其他方面耗能有限,最大头还是为数据中心散热消耗的能量。

以前我们也介绍过俄国人在西伯利亚搞比特币矿场

靠天然低温来降温

(图:shutterstock)▼


为了数据中心的散热,科技巨头们可谓八仙过海,各显神通。微软将数据中心放入海底,Facebook则将其建在北极,而腾讯则在西南喀斯特地貌的山洞中建设数据中心。

微软搞水下数据中心当时也是个大新闻

确实颇具创意但也有很多问题

故障率更低,但是人员很难下水维护

无法做大规模,选址也颇为苛刻

(图:www.microsoft.com/zh-cn/)▼


可是,由于自然环境无法复制,数据中心建设“靠天吃饭”显然不是长久之计,还是得多依靠技术创新。

而且在低温环境中建设数据中心,固然能解决散热问题,可是热量仍白白散失,无法重复利用,有些浪费。通过创新科技来散热,可以减缓“熵增”,更节约,也更环保。

传统的散热办法,简单理解就是用空调系统吹冷风。空气的比热容小,效率比较低。

你手头的电脑就是这么散热的

散热差的可能3A大作就已经烫手了

(图:wikipedia@MrBurns)▼


这就像夏天天气热,吹空调很耗电。想要尽快凉快下来,最快的办法是冲个冷水澡。

这是因为水有很大的比热容,所以同样的温度变化时,同样质量的水吸收的热量最多,而且水的黏度较小,输送时阻力也小,无毒无腐蚀性,是理想的冷却介质。

所以高耗能的重工业普遍还是在用水来冷却设备

(图:壹图网)▼


数据中心也可以“冲个冷水澡”。这就是液冷法,即用冷却水通过冷板将热量从服务器带走,从而实现冷却。

目前,数据中心通常是采用16摄氏度的冷水,流经数据中心的服务器散热,排出的水温在20度左右。这种水由于温度太低而不能再做其它用途,还是有些浪费。假如采用温水,流经需要散热的服务器,温水变热水,用来循环利用,岂不是更加节能环保?

如果能接进我们小区地热水管,一年也能省不少钱

(图:Adobe Stoc k图虫创意)▼


还真有人这么做。

一种特殊的数据中心,高性能计算机也是用电发热大户。北京大学的计算主力,“未名一号”高性能计算机,其冷却系统介质就是45摄氏度以上的温水,散热后烧成热水,可供学生洗澡,每年为北京大学节约电费60万元。

未名一号的PUE值是1.1,效率相当高了,它是由联想集团搭建的。北大高性能计算这么“硬核”的活,交给联想来做,那是因为作为市场占有率全球前三的顶尖服务器供应商,联想在服务器行业有着核心科技。

未名一号资料图▼


就说这给服务器散热的液冷法,联想集团独创了温水水冷技术,还不断改进,将服务器进水的口温度从45℃提高到了50℃,热移除率从原来的80%提高到90%,可以获得最佳的能耗比和经济效用。产生的回水温度高,可以回收利用,例如楼宇采暖、游泳池供热、或者将产生的废热用于吸附式冷水机,用来制作冰水来用于空调系统制冷或者直接用于液冷服务器制冷。


这只是联想强大技术实力的一个方面,联想具备从底层的服务器、网络、存储、配套软件,到节能环保、风火水电等全栈式绿色算力基础设施建设能力和白手套式交付能力,全套做下来,客户无需操心,其数据中心PUE值就能降低到1.1以下,实现每年超过42%的电费节省和排放降低。


随着“十四五”规划的公布,加快数字化发展、建设数字中国成为中央和各地政府的重点之一。而未来的“数字中国”,决不能建立在高耗能、高排放基础上。工信部《新型数据中心发展三年行动计划》提出的一项重点任务为“绿色低碳提升工程”,即鼓励企业发布数据中心碳减排路线图,引导数据中心企业开展碳排放核查与管理,加快探索实现碳中和目标。

据国家发改委统计,如果从数据中心的建设标准、建设模式、建设布局、技术创新和资源调度等五个方面探索数据中心节能降耗空间,到2025年,中国数据中心年用电量可由4000亿度降低到3000亿度左右,节省约3000万吨标准煤。

在这一过程中,联想是节能技术的领军者,行业标准的制定者。联想参与起草的“《数据中心液冷服务器系统总体技术要求和测试方法》等6项团体标准”荣获中国通信标准化协会(CCSA)的肯定,推动液冷散热技术的有序发展。联想还帮助德国莱布尼茨高性能计算中心、西班牙巴塞罗那、意大利博洛尼亚CINECA等众多客户搭建了世界级高性能计算系统,欧洲顶尖高性能计算中心用上了温水冷服务器。

联想位于西班牙巴塞罗那的高性能计算中心▼


联想通过技术创新实现“低碳云端”,不但可以赋能云计算、大数据、万物互联等数字经济的发展,而且必将助力中国实现“碳中和”大目标。

在不久的将来,超大型、大型数据中心的PUE足够低,则没有必要建在寒带、海底,或电价便宜的偏远地区,而是能够融入现代都市的肌理,成为一道独特的风景线。比如巴塞罗那的高性能计算中心,就建在一座美轮美奂的教堂中,现代化的数字设施不再是一头赛博朋克的机械巨兽,而是与都市文明、建筑美学完美融合。

参考文献

用电量和水泥行业相当 耗能大户数据中心距离绿电消费还有多远?http://www.eeo.com.cn/2019/0907/365269.shtml

电脑废热可烧洗澡水 北大每年节约电费60万元

http://news.china.com.cn/2018-09/27/content_64171381.htm

IDC:联想集团服务器份额升至全球第三!

https://mp.weixin.qq.com/s/15If_78aCCusU--V3Vto9g

高效节能,绿色低碳:联想水冷解决方案赋能绿色智能算力基础设施

https://mp.weixin.qq.com/s/OD0SnMWuesBYb00M5E8Yhg

杭州再次进行网络生存比赛

http://tech.sina.com.cn/news/internet-china/2000-05-11/24818.shtml

第47次《中国互联网络发展状况统计报告》(全文)

http://www.cac.gov.cn/2021-02/03/c_1613923423079314.htm

大咖录丨5G时代流量指数级增长 数据中心建设发力势在必行

https://www.yicai.com/news/100581825.html

独创温水冷 联想数据中心的秘密武器

https://biz.zol.com.cn/658/6582386.html

耗电多的数据中心如何“碳中和”?

https://www.yicai.com/news/101079525.html

数据中心——新基建中的电力大客户

http://www.sdzdxm.com/index/index/zixunshow/id/5531.html

赛迪智库:从三方面优化政府对数据中心建设引导支持

http://www.cena.com.cn/ia/20200617/107273.html

36氪研究院:2020年城市数据中心发展指数报告

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
德国小伙在中国山区支教10年,从不要工资,6年前为何突然消失?

德国小伙在中国山区支教10年,从不要工资,6年前为何突然消失?

国际大视野
2021-09-26 02:28:11
国足迎打击!恒大“欠薪”将构成重大影响,恒大或有2大意图

国足迎打击!恒大“欠薪”将构成重大影响,恒大或有2大意图

汪星人哟
2021-09-26 18:46:09
破亚洲纪录+放奥运可摘银!游泳女神刘湘掩面痛哭,竖起一根手指

破亚洲纪录+放奥运可摘银!游泳女神刘湘掩面痛哭,竖起一根手指

黑色柳丁
2021-09-26 19:16:58
豪掷670亿!中方援助渡过难关,如今报恩献上大礼,西方不高兴了

豪掷670亿!中方援助渡过难关,如今报恩献上大礼,西方不高兴了

斜面视角
2021-09-25 20:15:39
《哥哥》五公嫂子团助阵,6个表演4首金曲,李承铉组将淘汰两人

《哥哥》五公嫂子团助阵,6个表演4首金曲,李承铉组将淘汰两人

娱人码头综艺圈
2021-09-26 17:45:17
风能光伏双巨头,海上风电引领者,目前股价还在10元下方

风能光伏双巨头,海上风电引领者,目前股价还在10元下方

长风金融客
2021-09-26 16:20:02
揪心!深夜突发,已致2人死亡多人失联

揪心!深夜突发,已致2人死亡多人失联

极目新闻
2021-09-26 20:18:28
经党中央批准,十九届中央第八轮巡视将对25家金融单位党组织开展巡视

经党中央批准,十九届中央第八轮巡视将对25家金融单位党组织开展巡视

新京报政事儿
2021-09-26 20:23:53
拒绝逆转,从3-0领先被追到3-3,绝处逢生的樊振东不愧是大心脏!

拒绝逆转,从3-0领先被追到3-3,绝处逢生的樊振东不愧是大心脏!

乒乓看世界
2021-09-26 21:07:43
44岁就当上总统的微博大V,竟然还是“联合国科学院”的一把手?

44岁就当上总统的微博大V,竟然还是“联合国科学院”的一把手?

差评
2021-09-26 16:05:52
戴笠到底有多吓人?宴会上看了一眼属下妻子,吓得属下心惊肉跳

戴笠到底有多吓人?宴会上看了一眼属下妻子,吓得属下心惊肉跳

上下前后左右五千年
2021-09-24 23:20:35
富婆与健身房店长聊天记录曝光!这就是养“鸭”?

富婆与健身房店长聊天记录曝光!这就是养“鸭”?

健身网
2021-09-26 11:54:14
前恒大标王无球可踢!曾找戴琳借球衣谢场,鲁能左边锋令人惋惜

前恒大标王无球可踢!曾找戴琳借球衣谢场,鲁能左边锋令人惋惜

足球先锋队长
2021-09-26 23:51:27
秦岚晒出2张近照,配文“每天都要开心”,手机款式引起热议

秦岚晒出2张近照,配文“每天都要开心”,手机款式引起热议

娱乐圈的阿三
2021-09-26 19:41:46
限电再升级,有企业开一停六,原材料应声上涨

限电再升级,有企业开一停六,原材料应声上涨

要闻每日关注
2021-09-25 23:25:00
邱毅预判成真,蔡英文执迷不悟,关键时刻,大陆公布一条重要禁令

邱毅预判成真,蔡英文执迷不悟,关键时刻,大陆公布一条重要禁令

海拔新观察
2021-09-25 13:03:56
朋友圈里,越是经常发动态的女人,越受男人的喜爱!

朋友圈里,越是经常发动态的女人,越受男人的喜爱!

秋酷子
2021-09-24 16:45:20
晚到却很“厚道”,配爱信8AT、254马力、双层隔音,BBA也不香了

晚到却很“厚道”,配爱信8AT、254马力、双层隔音,BBA也不香了

车评资讯百科
2021-09-26 21:14:47
领导不重用你的4个苗头,老实人继续卖命工作,高人都看破不说破

领导不重用你的4个苗头,老实人继续卖命工作,高人都看破不说破

职场火锅
2021-09-25 22:41:21
“迪迦奥特曼必须下架,小朋友看了学打架!”

“迪迦奥特曼必须下架,小朋友看了学打架!”

唐戈
2021-09-25 19:52:54
2021-09-27 01:24:49
地球知识局
地球知识局
全球人文地理
1582文章数 227954关注度
往期回顾 全部

财经要闻

头条要闻

女孩假扮"名媛"蹭吃蹭喝21天:"偷吃"宜家面包怕有风险

头条要闻

女孩假扮"名媛"蹭吃蹭喝21天:"偷吃"宜家面包怕有风险

体育要闻

20岁21天,萨卡是阿森纳英超北伦敦德比进球第二年轻的球员

娱乐要闻

《人民的名义》这部剧为何难得?

科技要闻

我国首颗太阳探测卫星在珠海航展亮相

汽车要闻

大5座的TA干啥都在行 新大指挥官e好开不贵

态度原创

健康
教育
亲子
时尚
军事航空

中医关注的症候跟病毒有什么关系?

教育要闻

重庆、福建等省份再报告“双一流”建设高校偏少问题

亲子要闻

如何养出自律、独立的孩子?父母要牢记“三不惯两不管”

水手 薄纱 酷女郎!本季伦敦时装周什么最好看?

军事要闻

彩虹-6无人机亮相珠海:体型超大