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“双碳”趋势下,数据中心如何进行规划设计创新?
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选择哪种节能降碳的方案才能更有效的降低PUE,在哪些方面进行节能优化才能做好效益,怎样才能因地制宜的提高能源利用效率等,均是数据中心在进行规划设计时需要明确的。

伴随着数字经济的发展,数据中心产业规模进一步扩大,用能耗电量快速增加,为处理好发展与节能的关系,确保“双碳”目标的实现,数据中心在建设模式、技术、标准、可再生能源利用等方面不断挖掘节能减排潜力。而规划设计作为数据中心建设的开端,是推动数据中心节能减排必不可少的一环。

选择哪种节能降碳的方案才能更有效的降低PUE,在哪些方面进行节能优化才能做好效益,怎样才能因地制宜的提高能源利用效率等,均是数据中心在进行规划设计时需要明确的。目前看来,数据中心在储能、制冷以及节能改造方面的规划设计创新尤为引人关注。

合理规划储能 提高清洁能源利用

数据中心的碳排放主要是由于电能的消耗,2020年我国数据中心总耗电量达到2000亿KWh,占比已超2.7%。预计到2025年,占比将增加一倍,达到4.05%。在这种情况下,想要减少碳排放,就必须进一步提高新能源的使用比例。

这首先要认识到其中的“冲突点”,即数据中心的运行需要安全持续稳定的供电,风能、太阳能等新能源受环境影响较大,供电是不稳定的。储能系统是解决这一冲突的方案之一,通过存储新能源的电力,实现稳定的电能供给。

围绕此数据中心在规划设计上进行了多样化的尝试,并已有创新实践,如“源网荷储”的应用,其能够通过供能侧与用能侧的协同来合理规划储能;如世纪互联佛山数据中心储能试点项目,是国内首次成功将规模化新型储能技术应用于大型数据中心。

数据中心储能系统呈现出良好的发展趋势,不过,也应注意,储能系统的发展依旧存在众多难点。在数据中心执行关键应用的环境中,增加新的储能装置,是比较大的变更,需要在技术、规划上进行认证,需要征得客户的同意,还需要评估增加储能装置对现有数据中心会有什么影响,并且,气候因素、电网要求、相关人员的培训等也需要进行考虑。

值得一提的是,数据中心可以通过峰谷价差套利,但想要全天套利却并不现实,这需要有需求侧的响应,需要结合当地的情况和政策才能进行判断。

规划设计与技术结合 推动制冷系统能耗降低

数据中心在运营过程中会产生大量的热量,为保障机柜正常运转,需要进行制冷散热,数据中心相当一部分能耗便是用于此。据统计,在一个PUE约为2的传统的数据中心总能耗中,IT设备能耗占比约为50%;其次是制冷系统能耗,约占35%;再次是供配电系统能耗,约占10%。最后是照明及其他能耗,约占5%。

通过规划设计,选择合理的制冷系统是降低能耗、降低PUE的有效手段,影响因素包括选址、建筑规模与方式、技术成熟度等。近年来,在制冷上进行节能减排主要表现为规划设计与技术的结合。其中,液冷、间接蒸发冷却成为被普遍认可的制冷方案。

据悉,数据中心是显热的负荷,对除湿、加湿需求较少,间接蒸发冷却只负责热量的交换,没有物质之间的交换,恰好符合数据中心的使用场景。液冷在数据中心上的应用与发展也有目共睹,单相浸没液冷的节能不依赖于气候与环境,在任何气候区都能够保障PUE在较低水平,日常维护也更简单。

由此可见,液冷、间接蒸发冷在推动数据中心节能减排上确有其优势,不过,在进行规划设计时,还需要考虑到自然冷源、数据中心实际效益等,不能照搬照抄。

加强规划改造 推动已建数据中心节能

为实现数据中心节能减排,国家及多个地方均设定了能效发展等目标。如北京市经济和信息化局发布的《北京市数据中心统筹发展实施方案(2021-2023年)》提出,按照“四个一批”总体思路,通过关闭一批功能落后的数据中心、整合一批规模分散的数据中心、改造一批高耗低效数据中心、新建一批计算型数据中心和人工智能算力中心及边缘计算中心,以集约化、绿色化、智能化为目标,打造世界领先的高端数据中心发展集群。

对于数据中心行业而言,这意味着除新建数据中心要严格按照相应要求建设,不合规的已建数据中心必须进行节能改造,是规划设计中的重要内容。

具体来看,首先要明确节能改造的突破点都有哪些,也就是要弄懂传统数据中心能耗高的原因:

  • 一是因为建筑围护结构,一些机房的墙体保温性能比较差,导致能源浪费;
  • 其次是供电系统的问题。部分机房会采用传统工频机,机组效率低,能耗大,发电热大;
  • 再者制冷系统问题较多,如空调设备采用定频风机,运行能耗高;
  • 还有就是室内温度设定较低,导致蒸发器运行温度低,空调运行能耗高等问题出现。

其次,现有数据中心的改造需要根据具体情况进行,不能一概而论,需要针对不同的问题进行全方位的升级优化:

  • 一是整体性。节能改造并不是只是节能技术的改造,还包括整体功耗、运维等改造;
  • 二是安全性,不能为了指标而抛弃数据中心运营底限;
  • 三是先进性,改造过程中要采用先进且合理的技术方案;
  • 四是经济性,改造须在周期内完成,要把控好成本。

数据中心具备长周期运营的特征,一旦建成,运营周期可长达20至30年,为进一步实现节能减碳,数据中心须在规划设计便将相关因素考虑进去,包括储能、制冷等。而伴随着技术的成熟、相关方案的完善,数据中心将通过规划设计进一步推动节能减排。

责任编辑:赵宁宁 来源: 比特网
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