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迈向可持续的数字化道路

作者:www.cechina.cn2021.01.26阅读 508

  面对迫在眉睫的气候危机,企业再也无法忽视自身对环境的影响。可持续性与企业成长必须携手并进,这样才能在经济发展与地球可持续性之间取得平衡。目前,亚洲国家已开始朝着可持续与平衡发展方向迈进,从越南的超大型太阳能基础建设计划,到韩国承诺投入数十亿美元来提供绿色工作机会,并打造可再生能源、电动车和节能建筑。同样,在疫情的影响下,全世界也正以前所未有的速度走向数字化。然而,数字化转型要依靠高耗能的数据中心来支撑。因此可以预见,在未来几年对数据中心的需求只会不断攀升。
  喂养数据的巨兽
  亚洲是当今数字化活动的重要地区。根据e-Conomy SEA 2019的报告估计,东南亚地区的互联网经济产值已高达1,000亿美元,且预计未来5年之内还会再增长3倍,俨然成为全世界数据中心与协同服务成长最迅速的市场之一,年增幅达12.9%,带动了社交媒体应用、移动银行、影音串流和电子商务的蓬勃发展。
  据《中国互联网发展报告2020》,中国数字经济规模占GDP比重超过三成,其规模和增长速度位居世界前列 [1] 。据预测,2020到2025年期间,中国数字经济年均增速将保持在15%左右www.cechina.cn,其规模在2025年有望突破80万亿元,占GDP比重将达到55% [2] 。近年也有多家国际企业在中国设立数据中心控制工程网版权所有,为双方带来了更多合作与发展机会。
  由于对数字化商品与服务的强烈需求,加上各种新兴技术的崛起(如5G区块链机器学习、物联网),可以预见在未来,对数据中心服务的需求只会不断增加,这也使得我们与能源的关系趋于复杂化。举例来说,尽管机器学习可能带来革命性的效益,但光是训练一个机器学习模型所耗费的能源以及所产生的二氧化碳,几乎相当于美国一辆汽车使用寿命内排放废气量的五倍。
  在疫情催化下,中国各个产业对数字化转型的需求愈加急迫,然而在转型的过程中也同样面临着数字化与环境可持续性问题。据预测,截至 2023年,中国数据中心总用电量将达到2,667.92亿千瓦时,年复合增长率(自2018年)将达到10.64%,所造成的环境问题也较为突出 [3] 。而在空间有限与资产及营运成本不断飙升的情况下,数据中心运营者将承受更大的压力,必须尽可能善用现有的土地资源。中国以“新基建”发展战略为契机,大力支持数字经济发展与数字化转型,进而为能源结构调整和布局创造机会,推动相关产业进行绿色化数字化转型升级 [4] 。
  方法一:为低耗能的未来奠定基础
  为了解决这个问题,许多企业都开始向低碳能源迈进,并公布了重要的能源转型计划,包含全球三大云端服务业者:Amazon、Google和Microsoft。Amazon早在2014年即宣布未来Amazon数据中心将长期实施100%使用可再生能源的计划;Google则是购入再生能源的各项相关设备来达到零碳足迹,并使用机器学习来优化数据中心的能效;Microsoft除了能源采购外,也尝试让数据中心变成大型能源储存中心。
  在中国,万国数据设立于中国张家口市的张北云计算数据中心,自2019年起已规模化应用风电,其上海三号数据中心也设计规划了数据中心行业内最大的太阳能墙,每年可减少消纳传统火电 9 万千瓦时,相当于减少二氧化碳排放 63.3 吨。腾讯位于广东清远市和江苏仪征市的两个云计算数据中心分布式光伏项目,同样也是数据中心应用可再生能源的典型案例 [5] 。2020年9月的第75届联合国大会上,中国提出本国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值www.cechina.cn,在2060年前实现碳中和,即通过减排手段抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放” [6] ,加快能源系统深度脱碳进程,基本形成以新能源和可再生能源为主体的深度脱碳能源体系 [7] 。未来我们无疑将看到更多数据中心基础架构采取同样的转型方法。
  不过,追求更清洁和更低碳的电能只是第一步,企业还必须搭配更节能的解决方案,以降低和优化能耗。许多监管机构一直关注的一项重要指标就是数据中心的电能使用效率(PUE),这项能效指标代表的是数据中心消耗的总电能与实际IT设备消耗的总电能之间的比值,是衡量能源效率的重要指标。在中国的几个一线城市,如北京、上海和深圳,也开始对数据中心的发展进行限制,只允许发展符合严格的PUE上限的设施,以避免数据中心的无序扩张。
  为了应对这项挑战控制工程网版权所有,数据中心基础架构运营者通常会改善冷却效率。目前我们离建造海上漂浮式数据中心的愿景还很遥远,而将数据中心搬到北极圈的计划似乎也不太可行。所以长远来看,单纯改用可在高温环境下运行或不太需要冷却的机器设备,或许更为经济可行。一些新的解决方案(如闪存与锂电池)可以提供更佳的能源效率与可靠性,也更有可能在短期内普及到大多数的现代化数据中心环境。
  方法二:发挥空间与资源的最大效益
  数据中心对环境的要求十分严格,包含洁净度、温度、湿度、噪声、无线电与磁场干扰等因素,均需保持在规定的标准范围内 [8] 。另外,如同亚洲许多人口密集的都市一样,地窄人稠的特性也迫使数据中心工程师必须不断规划并重新设计架构以便能在固定面积当中容纳更多运算资源。首先,第一步就是要确保所有垂直机架空间得到充分利用,因此每一个组件都要根据其体积与效能来审慎挑选。
  此外,还要定期更新设备,及时替换或修复老旧与效能不佳的组件。前面提到的闪存与锂电池等解决方案,不仅拥有更高的电源效率,其占用空间也大幅缩小,可确保基础架构始终以最佳性能运行。
  方法三:打破科技消费循环
  实现可持续数字化的最终方法可能需要全面彻底的改变,即打破传统的科技消费循环。如同消费市场的发展一样,企业现在也能以“服务”的方式来采购IT资源(如数据分析服务与储存服务),协助IT团队解决普遍面临却时常被忽略的一个问题:80%以上的企业数据中心服务器,其容量都超出了实际需求。因此,如果企业能在确有需求时再采购资源,就能节省因使用率不高而产生的不必要成本,如冷却、电能与维护。同时www.cechina.cn,这也帮助企业无需提前几个月或几年做规划,在复杂和充满不确定性的外在环境下,避免规划跟不上多变的市场需求。
  企业在建设数据基础架构时,若能保持一定的采购弹性,就能在需要时迅速扩大或缩小规模,只需专注于定期更新和淘汰组件即可。企业因而能避免大规模的修复工作,同时省下大量的清运成本,避免产生大量电子垃圾。
  这些企业若要从可持续性角度来设计及建造数据中心,必须融合最新观念与最佳实践,并且通过与政府部门的密切合作来持续改进,才能保持应有的竞争力。如何在追求数字化与可持续解决方案之间取得平衡点,将是一段复杂而不断推进的过程,但令人振奋的是,我们已经朝着正确的方向跨出了第一步!

[1]  中国数字经济规模达35.8万亿 http://www.xinhuanet.com/tech/2020-11/24/c_1126778024.htm
[2]  2021年传统产业将密集入局,中国数字经济规模有望5年内超80万亿元https://tfcaijing.com/article/page/5773664d4a5136326471695a50544d37336a525744773d3d
[3]  2020年中国数据中心行业发展现状分析https://bg.qianzhan.com/report/detail/300/201012-6716f691.html
[4]  “2020新基建·绿色投资大会”将于11月在上海进博会举行http://iot.china.com.cn/content/2020-08/28/content_41273660.html
[5]  中国数据中心可再生能源应用发展报告(2020)https://www.cie.org.cn/system/upload/file/20210105/1609831546754301.pdf
[6]  中国提出力争2060年前实现碳中和,意味着什么? https://www.guancha.cn/politics/2020_09_24_566278.shtml
[7]  中国2060年实现碳中和 要实现长期深度脱碳转型路径 https://www.chinanews.com/gn/2020/10-12/9310765.shtml
[8]  细数:数据中心机房对环境的严格要求有哪些?http://dc.idcquan.com/jfjs/131656.shtml
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