双碳时代，数据中心供配电的“智”与“能”

里夫金在《第三次工业革命》中曾预测：“当新型通信技术与新型能源系统结合，预示着重大经济转型时代的来临。”

如今来看，诚然如斯。随着互联网、5G、大数据、人工智能等数字化技术的崛起，以及全球拥抱绿色能源的大趋势，数字经济正在成为经济发展的新引擎，对全球经济社会发展产生深远影响。

数字经济蓬勃发展之际，也对节能减排带来迫在眉睫的新需求。数据中心作为数字经济的数字底座，无论是单体规模还是数量都呈现出持续增长的趋势，碳排放和耗电量也随之水涨船高，成为双碳目标下节能减排的重要目标。

那么，数据中心节能减排会有哪些新趋势、新技术和新理念？近日，在2021 华为数据中心技术年会上释放出强烈的信号，即数据中心供配电系统将加速朝着智能化和节能化的方向发展。

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双碳时代下供配电新趋势

近年来，全球各大经济体纷纷推出各自碳达峰/碳中和的双碳目标。数据中心作为能耗和碳排放的大户，自然成为节能减排的重点目标。国家能源局数据显示，2020年我国数据中心耗电量突破2000亿千瓦时，创历史新高，能耗占全国总用电量2.7%，预计到2030年，数据中心用电量可能在2020年基础上翻一番，降低数据中心碳排放势在必行。

事实上，从国家政策牵引以及供配电技术趋势等角度来看，数据中心能源利用从粗放型向精细化的升级、能源结构深度“脱碳”都成为大势所趋。

去年7月《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》明确提出到2023年，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下，绿色低碳等级达到4A级以上；10月《2030年前碳达峰行动方案》，明确加强新型基础设施用能管理，将年综合能耗超过1万吨标准煤的数据中心全部纳入重点用能单位能耗在线监测系统……

正如比尔盖茨在《气候经济与人类未来》一书中所提，实现零排放的目标是基于技术创新来驱动。落实到数据中心供配电技术体系上，供配电系统未来将围绕“智能化”和“节能”做文章，利用AI、锂电池等多项技术来驱动数据中心供配电的变革。

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供配电的“智”与“能”

众所周知，从传统解决方案上看，数据中心供配电建设主要面临空间紧张、安装周期长、能耗高、运维困难等四个层面的问题。例如，几年前建设一个数据中心，如果是采用6千瓦到8千瓦的设计布局，电力机房能占到一半的机房空间，相当于3万平米的数据中心，需要有1万平米来放置供配电设备，加上安装、接线和联调工期长，管理割裂和被动维护，传统模式的弊病一览无遗。

这种模式面对数据中心的发展趋势已经是举步维艰，在双碳目标的大趋势下，必然会被用户所抛弃。首先，随着数字经济近年来的高速增长，数据中心在整体规模和数量上都保持着较高的增长速度，这将成为不可阻挡的趋势。

以超大规模数据中心为例，SynergyResearch最新数据显示，截止到2021年第三季度，全球超大规模数据中心突破700个，超大规模数据中心数量在过去五年翻了一番；

另一方面，随着边缘场景的丰富，数据中心向边缘侧延伸也成为趋势，数量众多的边缘数据中心也成为数据中心另一大发展方向，这些趋势无疑驱动着数据中心供配电系统加速变革。

另外，数字经济、产业数字化和数字化转型的提速，应用场景加速走向云化和智能化，使得数据中心数据中心自身也在朝着云化的方向发展，敏捷部署、快速上线成为刚需。

以如今越来越多的智慧场景为例，充分融入大数据、AI等技术，往往带来持续的高速案例和高功率需求，随之而来的就是驱动供电系统走向高密化和线性扩展化；而业务数字化和在线化，使得业务持续性成为一大考验，需要供配电系统运行更加安全和管理更加智能。

针对数据中心供配电的“供需矛盾”，华为近年来积极推动深度智能融合电力模块解决方案，推动数据中心供配电走向一体化、预制化和智能化，彻底颠覆数据中心供配电模式，为数据中心节能减排打开新局面。

首先，华为采用一体化设计思路和全链路深度融合的理念，设计出超高密度UPS、小尺寸隔离开关和集中监控等，将电力模块从传统22柜变成11柜，节省数据中心占地空间40%；此外，电气连接节点减少，也有利于可靠性的提升，华为融合电力模块通过高密UPS和负荷隔离开关的融合，实现了单柜600kW带输入输出保护。

其次，数据中心建设呈现出单kW占地面积不断降低、平面设计多元创新的趋势，使得供电技术由分散设备向一体化的方式演进，这无疑让预制化供配电系统成为新潮流。传统供配电建设模式横跨多个部门，从设备采购到安装、后期调试都需要多个部门参与和协同，耗费大量工期和资源；而预制化则将生产、安装和测试在出厂前即完成，大幅降低建设成本和工期。

此外，智能化无疑会成为数据中心供配电的一大差异化能力。AI智能技术的加持，让数据中心供配电不仅在管理层面实现统一监控和管理，还能充分利用智能技术实现故障预警和健康度评估，大幅提升整个供配电系统的安全性和可靠性。

以华为智能融合电力模块解决方案为例，其全新智能在线模式(S-ECO)实现了模式间0ms切换、99%超高系统效率和主动滤波。华为全新智能在线模式(S-ECO)在正常工作时，由旁路供电，系统能效高达99%；当旁路输入异常时，0ms切换至电池供电，确保数据中心业务的持续性，当旁路输入恢复正常时，又能0ms切换回旁路供电；而逆变器自动检测谐波和主动补偿，也确保整个供配电稳定可靠。

据悉，华为智能电力模块还实现了全链路的统一监控和维度检测，对电容、风扇、开关等组件进行AI健康度评估，实现智能化的故障分析和提前预警，进一步完善数据中心供配电的可靠性。

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用户加速拥抱电力模块解决方案

目前来看，随着新基建战略的提出，以及绿色数据中心建设系列指导文件的出台，各大数据中心用户都在积极加速拥抱一体化、预制化和智能化的供配电解决方案。

以万国数据为例，其作为新型基础设施服务供应商，旗下数据中心分布于国内外，为数量众多的互联网、云计算、金融机构灾备和大型企业提供服务，因灾备业务的特殊性，对于电力模块要求极高的可靠性，还需要电力系统占地面积小。为此，万国数据采用华为电力模块解决方案，首先用于万国廊坊数据中心，电力模块融合从变压器到UPS输出全链路，采用全模块设计、母排连接和一体化交付，实现了40%的机房空间节省和在线运维，大幅降低运营成本。

另外，华为云东莞数据中心也采用华为深度智能融合电力模块解决方案。众所周知，云服务市场是典型的高技术壁垒、高投入和高成本的三高市场，云服务商需要在基础设施层尽可能地降低成本和提升效率，以换取用户的青睐。华为云利用一体化、预制化和智能化的融合电力模块，实现30%的占地空间节省和60%的安装工时节省，高效支撑起华为云各项业务。

总体来看，在数据中心规模和数量持续增加的大趋势下，供配电作为数据中心的动力心脏，其重要性愈发突出。数据中心供配电如何建得更快、更好和更节省无疑是一项长期考验，而华为率先引领数据中心供配电的一体化、预制化智能化变革趋势，真正让供配电系统为数据中心的未来保驾护航。

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