绿电变算力，零碳数据中心是怎样“炼成”的

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导语：在“东数西算”大背景下，算力已成为数字经济发展的核心生产力。中国电信在青海海东市成功打造全国首个“零碳数据中心”，带你揭开 100％清洁能源可溯源绿色大数据中心的奥秘。

一、什么是数据中心？

以前我们常常把这样的地方叫作‘机房’。通俗来讲，作为互联网底层基础设施，数据中心是数据存储和数据处理的现代化工厂，承载政务、5G基础设施、医疗、公共交通、广播电视及国家安全等与‘计算’和‘存储’数据相关的重要任务。在数据中心基础上实现云计算、大数据一体化新型算力网络体系的各类应用，已深入生活的方方面面。

信息互联网、公共服务、经济运行、科学研究、AI等领域产生着大量数据，这些都需要由数据中心的算力来支撑。

二、为什么数据中心要绿色发展？

数据中心是能耗大户，算力越高，对能源的需求就越大。一个大型的数据中心集群，服务器可达几百万、甚至上千万台，它们日夜不停地运转，大量数据吞吐和运算使得数据中心面临着前所未有的能耗和散热挑战。

工信部节能与综合利用司公布的信息显示，我国数据中心的总机架数将在2022年突破400万，中心总能耗也将在2020年至2021年间突破2000亿千瓦时，并在其后的年份快速增长，在2023年突破2500亿千瓦时。数据中心作为数字经济发展的重要基础设施，规模增长迅速。

通常情况下，当一个数据中心开始稳定运行后，仅电费就占到数据中心运营维护成本的七成。很多大型的数据中心一个月电费少则几十万，多的要几百万，电费是日常运维中一笔非常大的开支。

基于这庞大的电力需求，算力“西迁”就有了原动力。

2022年2月启动的“东数西算”是在全国范围内实现算力和应用资源按需调度的基础设施工程。数据中心的迁移，有降低成本的需要，也有出于绿色发展的考虑。西部枢纽节点正发展为承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。

三、绿色节能是 “西算”的重要标尺

从数据中心诞生的那天起，高耗能仿佛就成为数据中心的“原罪”。因此谈数据中心，就不能不谈PUE这个名词。

PUE即电源使用效率。是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。是评价数据中心能源效率的重要指标, PUE基准是2,越接近1表明能效水平越好。

中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心所在地海东市河湟新区，2022年7月建成投运，占地100亩，总建筑面积7.2万平方米，规划总机架约1万架，面向省内外客户提供设备托管、互联网接入、数据存储、数据计算、数据交换及异地灾备等业内主流云网服务，是全国首个100％清洁能源可溯源绿色大数据中心，全年运行可314天不开空调，数据中心PUE值达到1.2以下。

PUE值达到1.2以下是什么概念？

根据中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出，我国超大型数据中心平均电能利用率（PUE）为1.46，PUE1.2-1.3已达到全球领先绿色数据中心标准，预计到2025年全国的PUE值达到1.2。

东部大数据产业平均电价在0.78元左右，而青海海东市仅为0.38元。

假如一个PUE为2 的数据中心每月电费是500万，如果数据中心放到海东把PUE从2降到1的理想状态，也就是说整个数据中心就只有IT设备在耗电，那么每月将可以节省约250万的电费，一年仅电费就可节省3000万左右，这是一个非常可观的数据。

不仅节约了电费，还扩大了数据存贮和计算容量。

四、如何做到全国首个“零碳数据中心”的？

1)绿能引入：100%绿电可溯源

青海是清洁能源大省，太阳能、水能、风能资源均位居全国前列，连续6次刷新并保持全清洁能源供电世界纪录。截至2022年底，电力装机方面，全省电力装机4468万千瓦。其中，清洁能源装机4075万千瓦，占比达91.2%，新能源装机2814万千瓦，占比达62.9%。

数字青海绿色大数据中心的监控大屏上，水电、光伏、风电的使用比例一目了然，数据以2小时的间隔进行更新。由于清洁能源生产在一定程度上属于“靠天吃饭”，大数据中心的电力供应系统会根据发电情况进行智能调度——当天气适合尽量用光电风电，水电停用或者少用；当日光或自然条件发生变化的时候，使用同为清洁能源的水电。

2)节能技术：提高制冷的效率

青海气候冷凉干燥，年平均气温仅3.7℃，数字青海绿色大数据中心依托自然冷源制冷，余热回收技术，并通过建立PUE的AI计算模型，将实时采集的数据进行推理运算，为数据中心提供能效最优的制冷参数组合，与传统技术相比，PUE可以下降0.3，空调能耗降低20%。

数据中心制冷系统是保障IT设备安全可靠运行的重要设施，冷却系统能耗是除 IT 设备能耗外第一大能耗，是数据中心节能减排的突破口。

数据中心如果坐落在东部城市中心或者郊区，高温潮湿的气候只能从提高空调制冷系统的运转效率入手，降低PUE存在很高难度，将数据中心建到冷的地方去！

在国内现阶段大多数据中心仍采用风冷，而国外数据中心则进入到了液冷时代。蒸发冷却空调技术是利用自然条件改善生存质量的一种降温方式，制冷的驱动力是使用丰富的干空气能，由于液体的比热容量远大于空气，无需压缩机和制冷剂，冷却器的主要部件是风扇和水泵。

数字青海绿色数据中心全年采用自然冷源制冷，配备水源多联机空调系统，采用直接+间接蒸发冷却技术，冷冻水高温端温度可控制在15°C以上，当室外湿球温度小于12度时，制冷主机不工作，冷却塔直接蒸发冷却。该模式全年运行时间大于314天。

当室外湿球温度大于12度小于16度时，制冷主机不工作，冷却塔直接蒸发+间接蒸发冷却。该模式全年运行时间大于46天。

大量的机房设备废热依靠冷却水排向大气。通过利用水源多联式机组，低温热源变为高温热源。充分回收数据中心机房废热，满足辅助用房、走道夏季供冷、冬季供暖的需求，以利节能。

这种结构简单，维护成本低耗能低的蒸发冷却技术在青海这样冷凉干燥地区具有巨大发挥潜力，实现数据中心整体提升制冷能效。

3) 低碳建设：自建分布式光伏+电化学储能

数字青海绿色数据中心在前期规划中，充分采用低碳的建设技术，利用水体、绿化等自然资源以及门窗、墙体等围护结构进行多方位的节能设计。

自建分布式光伏+电化学储能的绿电供应系统，打造大数据算力中心领域全国首个源网荷储一体化绿电智慧供应系统。办公用电、基础设施用电由园区内覆盖整个停车场的光伏发电系统供应，多余电量将在园区存储备用，储电能力探顶还可向城市电网输送。

“车棚上面全部安装了光伏板，总装机容量达180多千瓦，光伏车棚一年发电量约26万度。光伏板就是发电源，通过内部输电网把电输送到数据机房，一部分用于照明，另一部分为一列机架供电，数据中心利用电化学电池进行小规模储能。也就是说我们在数据中心内部建立了一个小微电网，用自己的光伏实现‘源网荷储’示范系统。”中国电信青海公司党委书记、总经理苏小明说。

2023年4月，中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心通过权威机构“碳中和”认证，运行一年来，年减碳量近30万吨。如果按每立方米的森林每年可吸收1.83吨二氧化碳粗略计算，相当于16万立方米的森林固碳量。

实现数据中心“碳中和”，实现真正“零碳”排放。

结语：“仰望星空，谋东数西算全局之势；脚踏实地，走绿色发展青海之路……”就像中国电信（国家）数字青海绿色大数据中心展厅里的这句标语，用比特换瓦特，用数据流代替电流 ，“东数西算”工程的实施，让数据中心能够就近消纳西部绿色能源，同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施，持续优化数据中心能源使用效率，助力全国数字经济发展及“双碳”目标实现。

参考文献：

[1]蒸发冷却技术在数据中心液冷系统中的应用，

[2]蒸发冷却技术在数据中心制冷系统的应用研究