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中国信通院郭亮:契合“四高”特点,有序推进“十四五”新型数据中心发展进程

www.cechina.cn2021.11.30阅读 890

  近日,工信部发布《“十四五信息通信行业发展规划》(以下简称“《规划》”),为新型数字基础设施建设指明了未来5年的发展方向。《规划》提出5项重点任务,包括统筹优化数据中心布局、构建绿色智能且互通共享的数据与算力设施,以及加快构建并形成以技术创新为驱动、以新一代通信网络为基础、以数据和算力设施为核心、以融合基础设施为突破的新型数字基础设施体系等方面。
  《规划》设定六大类共20个量化发展目标,其中新增了基础设施方面的“数据中心算力”和绿色节能方面的“新建大型和超大型数据中心运行电能利用效率(PUE)”等若干指标。
  一、数据中心发展现状
  1、绿色等级评估促进节能减排
  为如期实现“碳达峰、碳中和”目标,平衡数据中心产业发展与能耗、碳排放之间的关系尤为重要,已经开展8年的数据中心绿色等级评估作为推动产业绿色发展的有效途径,依托中国信息通信研究院和开放数据中心委员会(ODCC)等单位机构,在近年来取得显著示范效应。数据中心绿色等级评估为企业了解数据中心能耗情况、加快绿色改造或绿色升级等,提供了建设思路和参考经验。
  数据中心绿色等级评估涵盖四大方面,即数据中心资源效率、绿色技术应用、绿色管理和绿色创新。最新一批数据中心绿色等级评估结果在“2021开放数据中心峰会”进行了发布,参评项目绿色等级均达到4A级以上。
  云巢·东江湖数据中心、环首都·太行山能源信息技术产业基地(一期)、万国数据北京六号数据中心、万国数据北京十一号数据中心、世纪互联北京亦庄博兴数据中心、阿里巴巴世纪互联南通A栋数据中心获评数据中心绿色等级评估AAAAA(运行类/基础设施类/大型),中国移动山东济南数据中心、中国移动哈尔滨数据中心(一期)获评绿色等级评估AAAA(运行类/基础设施类/大型),中国·雅安大数据产业园1号楼、丝绸之路西北大数据产业园(一期)获评绿色等级评估AAAA(运行类/基础设施类/中小型)。
  2、低碳等级评估推动技术创新
  数据中心低碳等级评估加速推动产业链各方对数据中心节能减排技术探索和管理模式创新,鼓励企业发布数据中心碳减排路线图www.cechina.cn,建立健全绿色数据中心全生命周期评价机制,打造一批低碳数据中心先进典型,加快新型数据中心建设速度。数据中心低碳系列评估类别不断丰富、内容持续深化、领域加快拓展。
  2021年中国信息通信研究院联合开放数据中心委员会(ODCC)先后发布DC-Tech数据中心低碳等级评估、DC-Tech“零碳算力共建计划”、DC-Tech“零碳”数据中心评估等多项低碳数据中心优秀案例和先进实践。在最新一批评估中,数据港张北2A2数据中心、世纪互联佛山智慧城市数据中心等获评碳减排数据中心创新者(运营类),浩云长盛成都一号云计算基地等获评碳中和数据中心创新者(运营类)。
  为推动数据中心真正实现零碳排放,在原有数据中心低碳等级评估的基础上,针对已经实现碳中和的数据中心,设计了“零碳”数据中心分级评估,万国数据成都一号数据中心、万国数据上海三号数据中心获得零碳数据中心引领者(运营类)。
  聚焦数据中心产业链节能降碳技术研发和低碳产品创新,FusionDC预制模块化数据中心、EXL S1 UPS、DSE预制式全变频氟泵精密空调、面向新型数据中心的全闪存储、模块式热回收蒸发冷却空调机组被列入低碳产品解决方案优秀案例集,为行业提供引导和示范。
  3、示范基地的创建发挥引领效应
  国家新型工业化产业示范基地(数据中心)持续推进,以行业标杆为引领,以先进实践为指导,显著增强数据中心节能环保水平、安全可靠能力、服务运营效果、应用建设水平,加快实现数据中心高质量发展目标。2017年和2019年,工信部共批复8家数据中心示范基地,涵盖具有引领作用的大型、超大型数据中心集聚区以及达到较高标准的中小型数据中心。2021年度数据中心领域的国家新型工业化产业示范基地申报工作已全部完成。
  示范基地产业优势突出、发展能力强劲、规模效益明显,助力区域产业集聚区建设,丰富基础计算资源、数据资源、业务服务类别,加快实现数据中心高质量发展和区域优势释放。贵州贵安综合保税区(贵安电子信息产业园)作为2017年度示范基地,IT设备负荷达到设计容量的40%以上,年均PUE小于1.4,有效推动贵安新区大数据产业发展集聚区建设;河北张北云计算产业基地签约14个数据中心项目,其中张北云联数据中心和数据港张北数据中心已经投产运营,机架数量超过4500个,负荷率均超过75%,设计年均PUE值1.25,大数据应用总数据量超过PB级;2019年示范基地山东枣庄高新技术产业开发区一期已经投入运营,投产近2000个机架,IT设备负荷率超过50%,设计PUE值为1.39,支撑多个行业云灾备项目,服务山东省新旧动能的转换。
  4、标准体系的完善规范产业发展
  为适应新型数据中心在系统建设、运营管理、业务发展等各方面的新要求,中国信息通信研究院联合业内头部企业持续推进整机柜服务器、微模块数据中心、无损网络、存储技术、IT设备性能等数据中心各方面的标准化和规范化,发布了包括YD/T 3902《数据中心无损网络典型场景技术要求和测试方法》、YD/T 3824《面向互联网应用的固态硬盘测试规范等行业标准》、T/CCSA 269《数据中心液冷服务器系统总体技术要求和测试方法》等多项行业标准及团体标准。
  国家强制性能效标准GB40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》在全国建立统一的数据中心能效评价准则和方法,规范数据中心全生命周期能效评估。《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》提出,“到2025年,大型、超大型数据中心运行电能利用效率PUE降到1.3以下”。《新型数据中心发展三年行动计划(2021~2023年)》指出,“到2023年新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下”。为落地国家出台的指导政策,加快“新基建”数据中心的绿色节能发展,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所与中国标准化研究院资源环境分院联合成立“数据中心及IT设备性能与能效实验室(TOPE)”,目前已经按照国家强制性标准开始展开数据中心能效等级评估的相关工作。
  二、发展建议
  1、统筹发展布局,均衡协调稳步持续推进
  数据中心将逐渐向布局合理、绿色集约、互联互通的一体化方向发展,逐步实现布局结构一体化、资源管理一体化和网络调度一体化。统筹数据中心布局结构,推动大规模数据中心适度集聚,实现布局结构一体化。东部地区数据中心实现集约化发展,西部地区数据中心实现跨越式发展,东西部数据中心实现结构性平衡。
  加强自然资源、数据资源、算力资源等各类资源的一体化管理。集中保障数据中心土地资源和水资源,推动可再生能源使用范围和交易范围;实现各类数据资源开放共享,建立不同场景下数据资源利用机制和协同机制;优化算力资源服务能力和利用效率,实现大规模算力资源部署与土地、能源、用水、电力等资源的可持续协调发展。
  2、提升算力水平,高算力助力多元化应用
  工信部在《新型数据中心发展三年行动计划(2021~2023年)》中明确算力内涵并引入测算指标FLOPS,对数据中心发展质量进行评价,指出到2023年底,总算力规模超过200 EFLOPS,高性能算力占比达到10%;《规划》提出,到2025年,总算力规模超过300 EFLOPS。
  算力将成为数据中心高质量发展的关键评价依据,加快数据中心从粗放式的机架规模增长向算力增强的高质量发展的方向演进,推动数字经济时代下数据中心在经济社会各领域的赋能程度和应用效果。要提升单体数据中心的算力算效水平,推进高性能算力、智能算力、通用算力等多元化算力供应。
  与此同时,异构加速计算需求快速提高,高性能计算能力的应用深度和应用广度不断扩大,在核能研究、气候科学、高分辨率气象学和海洋学等领域的应用潜力巨大,逐渐成为数据中心算力的重要组成部分;感知数据、元数据、传感级数据等多样化数据类型构成智能计算时代的重要组成部分。算力从传统的CPU、GPU,转向NPU、VPU甚至XPU主导的智能异构算力时代。
  3、管控能效指标,持续推动绿色低碳发展
  本次《规划》首次把PUE(Power Usage Effectiveness,电源使用效率)作为统计指标,提出新建大型和超大型数据中心PUE从2020年的1.4降低到2025年的1.3以下,PUE成为衡量数据中心绿色低碳水平的重要指标。加快绿色技术研发、提高能源利用效率、优化绿色管理能力成为建设绿色数据中心的重要途径。加快先进绿色技术的应用程度,扩大绿色低碳技术产品的应用场景。鼓励高效IT设备、高效制冷方案、高效供配电系统、先进储能装置等技术方案应用于新型数据中心创建、运维、改造的全过程;形成绿色低碳数据中心建设的优秀案例集,发布具有创新性、先进性、引领性的技术产品和解决方案目录。
  不断提高数据中心能源利用效率,持续优化用能方式,使用新能源、可再生能源、清洁能源代替传统的化石能源,实现低碳甚至“零碳”排放,践行碳达峰、碳中和目标。引导数据中心充分利用风能、太阳能等可再生能源,建立可再生能源电站、分布式光伏发电等数据中心配套设施和配套系统;不断优化能源使用结构,加大清洁能源比重,提高能源使用效率,调整电力使用比例,通过数字技术提高能源使用效率。
  优化新型数据中心绿色低碳管理能力,健全全生命周期评价机制。加快高能耗、低效率数据中心的整合与改造,全面优化数据中心绿色规划、设计施工、采购运营的过程管理;完善新型数据中心标准体系,建立覆盖各类能源指标的综合性评价标准;实现数据中心全生命周期评估与监测,实现CUE、PUE、WUE等指标的实时监测。
  4、推进数网协同,使能优化算力资源调度
  数网协同能够实现计算、存储、网络等资源在“云、边、端”灵活调度,将不同算力需求的业务应用分发到“云、边、端”的算力节点。东部地区的数据源到西部地区的数据中心,需要依托网络进行算力资源调度和数据要素流通CONTROL ENGINEERING China版权所有,数网协同机制的建立能够打通供需、优化网络途径,提升跨区域数据调度能力。
  网络质量监测体系是数网协同的一个重要组成部分。建立健全数据中心网络质量监测体系,增强网络监测平台能力和监测设备性能;在推进数网质量监测的同时,注重提高算网质量监测能力;基于监测数据,发布数据中心网络监测报告、算力供需监测报告控制工程网版权所有,全方位、多层面把控网络运行质量和运行效率。
  部署网络直连、边缘数据中心等数据中心建设模式,满足新型业务应用需求。优先在国家枢纽节点内的新型数据中心集群间形成网络直连,满足算力调度需求;满足高频实时、跨网跨区的数据交互和业务交互需求;将边缘算力与数据中心相结合,完善边缘算力供给体系,支撑边缘数据中心建设需求,实现边缘数据中心与基础设施协同部署,满足电力资源、土地资源等各类资源需求和极低时延网络等业务需求。
  5、布局智算中心,完善多元异构算力设施
  智能计算使生产力得到充分释放,将信息化设备改造升级为生产工具,智能计算中心融合多元异构算力设施,提供满足智慧生产和生活需要的智能化服务,成为AI发展应用所依托的新型算力基础设施体系。目前,我国智算中心建设存在AI芯片关键核心技术研发和创新能力薄弱,以及高端芯片产品、自研软件框架、底层支撑技术待发展的局面,高性能算力供给难以有效支撑AI算力资源灵活调度需求,技术应用标准、建设运营模式、融合应用能力有待进一步提升完善。
  高效集约的智算中心实现技术架构融合,提高计算性能和服务效率。通过新型超高速内外部互连技术、池化融合、重构技术等融合架构CONTROL ENGINEERING China版权所有,推动多元异构算力设施实现高速互联,形成高效池化的智算中心;通过软件定义,实现重构硬件资源池的智能化管理,显著提升软硬件性能水平CONTROL ENGINEERING China版权所有,保证了业务资源的灵活调度和监控管理的智能运维。
  智算中心作为算力设施,依托规范化、标准化的架构体系,提供数据服务、算力服务、智慧服务。在智慧城市建设、智能制造发展、智能医疗升级等领域,都要依靠智算中心提供有效、可靠、普惠的支撑;依托智算中心的AI开放服务平台,加速行业应用智慧化、产业发展智能化、服务管理一体化。
  6、契合“四高”特点,全面赋能行业数字转型
  新型数据中心高集聚、高算力、高能效、高技术的发展特点,促进各地区产业升级,转型方向趋于业务多元化、场景多元化和技术多元化,推动企业降本增效,支撑重点行业数字化转型。数据中心集群化发展加快中西部地区数字经济发展和产业升级步伐。企业为降低经营成本,选择将数据中心建立在电力资源丰富、气候条件适宜、建设成本低廉的中西部地区;与此同时,随着一系列政策文件的颁布,企业可以通过明确准入标准、优化网络性能、完善配套设施等方式,引导数据中心向中西部地区和一线城市周边集聚,助力当地数字化转型进程。
  高算力新型数据中心建设可以满足新兴应用场景激增的算力需求,推动数字化转型的业务多元化、场景多元化和技术多元化。更高算力、更高算效能够满足业务协同研发、智能生产、数字管理、场景服务、开发能力的发展要求;异构算力融合、算力虚拟化调度、高性能算力高效利用,满足机器学习、工业仿真、AI模型训练等新兴场景的应用需要;异构算力充分融合,响应数字化转型过程对于高制程芯片、IT设施虚拟化水平等技术的多元化要求。
  随着数据中心网络技术优化创新和智能管理持续推进,逐步推动各行业实现数字化转型。运营管理实现智慧化、自动化,数字技术提高数据采集实时性、准确性,生态能力建设和基础设施管理能力显著提升,推动互联网、工业、金融、政务等重点行业的数字化转型。
  三、总结
  《规划》强调了全国数据中心应统筹协调发展,东西部应各有特色,形成全国均衡发展局面;提出了“数网协同”,对数据中心和网络的协同发展,包括网络监测与联动机制、网络直连等提出了新的要求;强调了数据中心应使用各类新技术推动绿色低碳发展;首次提出多元异构算力的融合,应在算法框架、算法模型库等方面加强智能算力的应用;对、数字化应用水平等方面也提出了新要求。
  整体而言,《规划》的发布,将推动网络、能源、算力、数据和应用的一体化实施,引导新型数据中心加快一体化协调进程,实现算力基础设施的高质量发展。
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