可持续发展—助力数据中心向净零迈进

白皮书 可持续发展—助力数据中心向净零迈进 目录 04五步实现数据中心可持续发展06聚焦：数据增长的驱动因素07第一步：评估——无法衡量之物不可控10第二步：合作——与当地电力公司合作，充分利用可持续能源12第三步：设计——尽可能地减少能耗，高效运营18第四步：维护——保持高效运行19第五步：回收——报废再利用和资产处置20ABB，助力数据中心可持续发展21参考文献 五步实现数据中心可持续发展 加快迈向净零未来之旅 采 取 行 动，建 立 更 加 绿 色 的 数 据 中 心 生 态 系 统 数 据 中 心 市 场 必 须 保 持 在 实 现 “ 绿 色 革 命 ” 总 体 规划 的 轨 道 上 数 据 中 心市 场 对 能 源 效 率 战 略 并 不 陌 生，近 年 来，数 据 中 心市 场 在 关 键 任 务 领 域 以 身 作 则，致 力于实现 碳 中 和，众 多 头 部 企 业已 经 规 划了 在2 0 3 0年 前打 造 净 零 排 放 数 据 中 心 生 态 系 统 。即 便 面 对 数 字化 加 速 发 展，数 据 需求 驱 动 着 前 所 未 有 的 增 长，数据 中 心市 场 仍 致 力于兑 现 其 承 诺：购 买1 0 0% 的 无碳 能 源、使 用 低 碳 排 放值 的 基 础 设 施 及I T设 备、重复使 用 和 维 修、将 节约用 水 放 在 首位、回 收 热 能，并 通 过 实 现可 衡 量 的目标，来 证 明 其 能 源 效 率 。 未 来 几 年 ，全 球 数 据 需 求 将 直 线 上 升 ，预 计 到2 0 2 5年 将 达 到1 8 1 Z B2。导 致 这一 增 长 的 宏 观 驱动 因 素 有 很 多： 联 网 设 备 的 急 剧 增 长 和 技 术普 及：预 计 将从2 0 2 1年 的1 3 8亿 台 增 加 到2 0 2 5年 的3 0 9亿台3。 突 如 其 来 的 居 家 办 公：导 致 网 络 流 量 激 增4 0％4。 近 期 的 研究证 实，数 据中心 的 计算产出从2010年 到2018年 增加了6倍，而同期的能 耗仅升高了6%。1这些 令人瞩目的成就 为进 一步提高数 据中心的整 体可持 续性奠定了基 础。 数 据 驱 动 型 经 济 的 兴 起 ：9 5% 的 企 业 认为，管 理 非 结 构 化 数 据 的 需 求，是 其 业 务中 的 一 个 问 题，并 对 其 如 何 驾 驭 市 场、如何 预 测 未 来 以 及 如 何 调 整 以 适 应 市 场 趋势产 生了影 响5。 A I大 模 型 ：将 推 动 算 力 需 要 的 大 规 模 增长 。机 架 容 量可 能 突 破 两 位 数，计 算 中 心整 体 规 模 可 能 高 达 数 百 兆 万，消 耗 更 多的电 力能 源 。 数 据 中 心 在 设 计 和 运 营 方 面 都 积 极 采 纳 可 持 续 性措 施，使 其作 为 积 极 变 革 的力量 — — 但 仍 有许 多工作 需 要 完 成 。如 今，客户更 加 寻 求 拥 有良 好 的 环 保记 录 的 数 据 中 心 提 供 商 ，各 国 政 府 也 都 加 快 迈 向减 碳目标 和 净 零 排 放目标 。 越 来 越 多的 托 管用户要求以有 意 识 的、净 零 或 可 持续 的 方 式 存 储 数 据，这 意 味 着，他 们 选 择 的 数 据 中心 提 供 商，能 够 提 供 完 整 可 验 证 的 可 持 续 性 认证 。对 于 希 望 针 对 这一 不 断 增 长 的 需 求 占 据 主 导 地 位的 托 管 提 供 商 而 言，加 快可 持 续 发 展 步 伐，是 领 跑这个市 场 的 关 键，因 为 很 快 该 市 场 将 视 可 持 续 性 为先 决 条 件，而 非 加 分项，政 策导 向 进 一 步 也 为 数 据中 心 绿 色低 碳 高 质 量 发 展 指 明了 前 进 的 方 向。 为了保 持自身 在 可 持 续 发 展 转 型中 的 领 先 地 位，数据 中 心市 场 必 须 继 续 拥 抱 人 工 智 能（A I）赋 能 基 础设 施、远 程 管 理、先 进 的 数 据 中 心 设 计 和 能 源 管 理系 统 等 领 域 的 进 步。 为了支 持 这 些 工作，A B B的 数 据 中 心专 家 撰 写了这份白皮书，探 讨了实 现 数 据 中 心可 持 续 发 展 的 五个关 键 步 骤，每 个 步 骤 都 包含了大 量 的 意 见 和 建 议，并 综 合 考 虑 到 了 市 场 上 的 现 有 技 术 和 创 新 的 融合： 过 去，可 持 续 发 展 一 度 只 被 超 大 规 模 的 企 业 所 关注，而 今，世界各地 不 同 规 模 的 托 管 数 据 中 心 都 在规 划 和 落 实 可 持 续 发 展 之 路 ，这 最 终 将 合 力 建 成一 个更 加 低 碳 高 效 的 生 态 系 统 。 聚焦：数据增长的驱动因素 自 动 驾 驶 汽 车 物 联 网（I oT） 连 接 数 字 化设 备 所 实 现 的 便 利 性 和 效 率，掀 起了一阵 自 动 化 浪 潮，它 渗入 到 我 们 的 生 活、出 行 和 工作方 式 中。据 估 计，到2 0 2 5年，物 联 网 连 接 设 备将 产生7 9 . 4ZB的 数 据，足以 填 满 大 约8万个 数 据 中心。6 随 着 无 人 驾 驶 汽 车 和自动 驾 驶 汽 车 成 为主 流，电 动出 行 行业 必 须 打 造 一 个 生 态 系 统，让 这 些 新 生代 的车 辆 能 够 相 互 通 信，并 与周 围 的 基 础 设 施 乃至与 行人相 互 通 信 。据 估 计，按 每 天 行 驶 一 小 时 计 算，单是 每 辆 自 动 驾 驶 汽 车 每 天 就 会 产 生4 0 0 0 G B的 数据。1 0 工 业4 . 0 工 业4 . 0一 词，描 述了制 造 业 如 何 利 用 现 代 和 未 来的 计 算 能 力 和 网 络 连 接 的 进 步。为了使 之 成 功，计算 机 系 统 将 通 过 数 据 解 析 物 理 世界，并 相 互 通 信。因 此 ，工 业4 . 0对 数 据 有 着 无 尽 的 需 求，这一点 不足 为奇，这 些 数 据 需 要 得 到 有 效 的 收 集 和 存 储，从而 推 动了全 球 范 围 内 数 据 中 心 设 施 的 增 加。 将 这 种巨 大 的 数 据 需求与 大 城 市 的 汽 车 数 量 相 乘，再 加 上 街 道 互 联 基 础 设 施 相 关 数 据 ，就 不 难 理 解为 何 创 建 自 动 驾 驶 交 通 系 统 将 成 为 数 据 中 心 增 长的 一大 驱 动 因 素 。 第一步：评估—无法衡量之物不可控 P U E越 低，说 明I T的 用电 就 越 多，现 代 数 据 中 心 的P U E大 多 在1 . 5 -1 .7，最 先 进 的 设 施 可以 达 到1 . 1。需 要 牢 记 的 是，数 据 中 心 会 因 为 包 括 环 境 因 素（例如：湿 度）在 内 的 一系 列 变 量，而 有 不 同 的 表 现 。因 此 ，P U E应 该 被 视 为 一 个 独 立 的 性 能 基 准 — 起点以 及 用于 衡 量 成 功 与 否 的 标 志 。 步骤 “除非知道自己消耗了多少能源、这些能源是如何分配的、在哪里出现了浪费，否则你是无法提高能效的。这么做可以使你现在以及未来当你在可持续发展道路上取得进展时，做出明智的决策和有针对性的改进。” 理 论 而 言，计 算P U E应 该 只 需 要 两 个 测 量 值 — 输入 能 源 和I T负 载 能 源 ，但 是 随 着 数 据 中 心 变 得 愈发 复 杂，技 术 变 得 愈 发 丰富，P U E的 评 估 也 变 得 愈发 复 杂 。 T h e G r e e n G r i d是 一 家 致 力于 提 高 数 据 中 心资 源效 率 的 非 营 利 性 行业 合 作 联 盟，他 们 提 出了一 种 有效 的 方法，即 建 议 监 测 为期 一年 的P U E，通 过 持 续测 量 ，来 补 偿 数 据 中 心 内 发 生 的 峰 值 和 额 定 负 载变 化。如 果 无 法 做 到 这一点，T h e G r e e n G r i d的建 议 是 采 用另一 种 方法，即 测 量P U E不少 于 一 个月的 时 间，并 确 保 数 据 中 心 在 这 段 时 间 内 的 负 载，相对 于其 特 定 环 境 而 言具 有典 型 性 。 测量-PUE 确 定 数 据 中 心可 持 续 发 展 之 路 的 第一 步，同 时 也 是最 为关 键 的 一 步，就 是 评 估 能 源 的 使 用情 况，业 内最 常 用 的 标 准 是 电 能 利 用 效 率（P U E）。简 而 言之 ，P U E计 算 的 是 总 输 入 能 源 和 总I T负 载 能 源 之差，它以比值 表 示，理 论 值 最 低 为1，对 于 许 多数 据中 心 来 说，这仍 然 是 无 法 实 现 的。东 数 西 算 国 家 工程 定 义了东 部 地 区 枢 纽 的 数 据 中 心 不大于1 . 2 5，西部 枢 纽 的 数 据 中 心 不 大 于1 . 2. 非 枢 纽 节点 的 数 据中 心，在 逐 步向 这 些 指 标 靠 近 。这 是 数 据 中 心审 批立 项 建 设 的 最 基 本 的 条 件。 在评 估P U E时 需 要 考虑以下 关 键 变 量： 分 开 测 量以 获 得 准 确 的P U E 考虑 到 这 种 复 杂 性，要 想 获 得 准 确 的P U E，就 需 要将 所 有 数 据 中 心 的 负 载 与 建 筑 物 内 其 他 非 数 据 中心 的 负 载 分 开 测 量，并 对 其 输 入 功 率 单 独求 和。此外，为了 获 得 总I T负 载，所 有I T设 备 都 需 要 单 独 进行 测 量，并 对 其 输 入 功 率 求 和。在 一 个典 型 的1 M W数 据 中 心，这个 过 程 可 能 需 要 同 时 进 行 数 千次 功 率测 量，这 既 是 技 术 上 的，也 是 实 际 上 的 挑 战 。 输 入 功 率 分布 除 非 你 的 设 施 是专用 数 据 中 心，否 则 正 确 评 估 其 输入 功 率 是 非 常 困 难 的，简 单 地 读 取 市电 连 接 处 的 负荷 远 远 不 够。 大 多数 数 据 中 心 都 是 多功 能 建 筑 的 一 部分，与一系列 其他 负 载 共 享 市电 连 接，这使 得 确 定 数 据 中 心 的输 入 功 率十 分具 有 挑 战 性 。 解 决 方 案：用总I T负 载 评 估P U E 考虑 到P U E评 估 在 现 实 中 的 复 杂 性，现 在，许 多数据 中 心 运 营 商 选 择 使 用 少 量 的 集 中 测 量 点 ，结 合P U E系 统 的 数 学 模 型 ，来 证 明 该 能 效 测 量 具 有 足够 的 准 确 性 。 U P S连 接 可 能 无 法 反 映I T负 载 不 能 假 设 所 有 连 接 到 数 据 中 心 不 间 断 电 源（U P S）的 设 备 都 是I T负 载 的 直 接 来 源 。以 暖 通 空 调 负 载为 例，比 如 风 扇，也 有 连 接 连 接 到U P S上 。同 样，一 些 应 当 作 为P U E计 算 的 一 部 分 进 行 评 估 的I T负载，可 能 没有 连 接 到U P S，这 是 因 为 相 对 于其他 系统 而 言，其 对 中 断 的 容忍 度 更 高。“ 冷 存 储 ” 就 是 一个 很