ODCC：2023數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書

11數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001[編號數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001綠色設(shè)計白皮書開放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會2023-06發(fā)布數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001版權(quán)聲明ODCC(開放數(shù)據(jù)中心委員會)發(fā)布的各項成果，受《著作權(quán)法》保護(hù)，編制單位共同享有著作權(quán)。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明來源：“開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC”。對于未經(jīng)著作權(quán)人書面同意而實(shí)施的剽竊、復(fù)制、修改、銷售、改編、匯編和翻譯出版等侵權(quán)行為，ODCC及有關(guān)單位將追究其法律責(zé)任，感謝各單位的配合與支持。I數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001編制說明本報告由開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC牽頭撰寫，并在撰寫過程中得到了多家單位的大力支持，在此特別感謝以下參編單位：參編單位(排名不分先后)：中國信息通信研究院、深圳市騰訊計算機(jī)系統(tǒng)有限公司、維諦技術(shù)有限公司、深圳綠色云圖科技有限公司、華為技術(shù)有限公司、阿里云計算有限公司、浪潮集團(tuán)有限公司、曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司項目經(jīng)理：張一星zhangyixing@楊碩yangshuo@數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001前言隨著新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用，數(shù)字產(chǎn)業(yè)的賦能作用進(jìn)一步凸顯，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)“底座”，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。截至2022年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過650萬架，能耗總量達(dá)1300億千瓦時。在“碳達(dá)峰碳中和”大背景下，我國正積極推動引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心均衡布局、高效節(jié)能發(fā)展，工信部、發(fā)改委等部門發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃》、《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》等多項政策，提出到2025年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降綠色設(shè)計對于從源頭上構(gòu)建數(shù)據(jù)中心綠色產(chǎn)業(yè)生態(tài)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展方向具有重大意義。本《白皮書》梳理了全球及我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模和PUE水平，從國家和地方層面分析了數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能政策和已發(fā)布的數(shù)據(jù)中心能效標(biāo)準(zhǔn)，指出了數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展面臨的諸多挑戰(zhàn)。本《白皮書》詳細(xì)闡述了數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的理念和基本要素，總結(jié)了數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備、供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的綠色設(shè)計先進(jìn)技術(shù)和方案，并給出了數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計優(yōu)秀案例。相關(guān)技術(shù)和方案將為數(shù)據(jù)中心在建設(shè)、運(yùn)行、改造的全生命周期采用綠色設(shè)計提供參考，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)整體綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。由于時間倉促，水平所限，錯誤和不足之處在所難免，歡迎各位讀者批評指正。如有意見或建議請聯(lián)系dceco@。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001容概覽1.全球新增數(shù)據(jù)中心規(guī)模穩(wěn)定，伴隨數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造建設(shè)的邊際效益遞減和數(shù)據(jù)中心能效改善效果不佳，全球數(shù)據(jù)中心PUE呈現(xiàn)小幅波動總體緩慢下降趨勢。國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭持續(xù)探索數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能技術(shù)，部分超大型數(shù)據(jù)2.我國數(shù)據(jù)中心總體規(guī)模持續(xù)增長，大型規(guī)模及以上數(shù)據(jù)中心成為增長主力，數(shù)據(jù)中心能耗總量與碳排放規(guī)模體量不容忽視。我國高度重視數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展，國家和地方層面均出臺了一系列指導(dǎo)意見和工作方案，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心布局均衡和綠色低碳發(fā)展。3.我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)在能耗方面面臨諸多挑戰(zhàn)，如老舊小數(shù)據(jù)中心能效管理水平低、新建數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用不佳、現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)不健全等，且當(dāng)前針對數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍不完善。為幫助數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)從源頭上構(gòu)建綠色生態(tài)，《白皮書》給出了數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的定義與內(nèi)涵，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心在設(shè)計階段綜合考慮各類資源能效指標(biāo)，達(dá)到資源支出成本最低、碳排放量最少、對環(huán)境影響最小。4.數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計包含單系統(tǒng)綠色設(shè)計、環(huán)境與能源耦合綠色設(shè)計、風(fēng)火水電與IT系統(tǒng)耦合綠色設(shè)計三個層次，針對IT設(shè)備、供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等不同維度的多樣化綠色設(shè)計先進(jìn)技術(shù)方案，可有效幫助數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)全生命周期節(jié)能降耗和綠色低碳。5.PUE值是當(dāng)前評價數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計方案是否先進(jìn)有效的核心指標(biāo)，為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)各方實(shí)踐應(yīng)用綠色設(shè)計方案，用低PUE創(chuàng)造高效算力，《白皮書》給出了騰訊、維諦、網(wǎng)宿&綠色云圖、華為等企業(yè)的優(yōu)秀數(shù)據(jù)中心PUE設(shè)計方案，對推進(jìn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)整體綠色高質(zhì)量發(fā)展提供有益借鑒。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001版權(quán)聲明 I編制說明 II前言 III IV圖目錄 1表目錄 1一、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計發(fā)展背景 21.數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀 22.數(shù)據(jù)中心能耗政策標(biāo)準(zhǔn)分析 53.數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 9二、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的理念和基本要素 111.數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計 112.綠色設(shè)計理念 123.綠色設(shè)計原則 124.綠色設(shè)計目標(biāo) 12三、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計先進(jìn)技術(shù)和方案 13 2.供電系統(tǒng) 173.制冷系統(tǒng) 204.監(jiān)控系統(tǒng) 26V數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001中心綠色設(shè)計優(yōu)秀案例 271.騰訊儀征數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE方案 272.維諦廣州數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE方案 273.網(wǎng)宿&綠色云圖上海數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE方案 284.華為貴州數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE方案 28VI數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001圖目錄圖1全球服務(wù)器年增加量(兆瓦) 2圖2全球互聯(lián)網(wǎng)巨頭數(shù)據(jù)中心運(yùn)行PUE水平接近極限值 3圖3我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模 4圖4我國超大型、大型數(shù)據(jù)中心能效情況 4圖5我國數(shù)據(jù)中心耗電量(億千瓦時) 5 IT 17表目錄表1數(shù)據(jù)中心能效等級指標(biāo) 9表2風(fēng)冷、水冷、蒸發(fā)冷卻、新型氟泵系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)對比 241數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001一、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計發(fā)展背景1.數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀1)全球發(fā)展現(xiàn)狀全球數(shù)據(jù)中心新增相對穩(wěn)定。按照全球服務(wù)器年增加量統(tǒng)計，2015年-2021年全球年新增投入使用服務(wù)器規(guī)模相對穩(wěn)定，凈增加值也相對穩(wěn)定，預(yù)計未來幾年數(shù)據(jù)中心規(guī)模仍將保持平穩(wěn)增長，具體見圖1。來源：Gartner、中國信息通信研究院圖1全球服務(wù)器年增加量(兆瓦)2006年開始，隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心規(guī)模高速增長，數(shù)據(jù)中心能耗與日俱增。封閉冷熱通道、提高出風(fēng)溫度、優(yōu)化供配電設(shè)備效率、充分利用自然冷源等綠色節(jié)能技術(shù)不斷推廣應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心能效管理從粗獷發(fā)展進(jìn)入精細(xì)管理，全球數(shù)據(jù)中心總體能效水平快速提高，平均PUE從2.7降低到2013年的1.8左右，呈現(xiàn)快速下降趨勢。2014年以來，全球數(shù)據(jù)中心PUE呈現(xiàn)小幅波動總體緩慢下降的趨勢，一方面數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造與建設(shè)的邊際效益逐步降低，進(jìn)一步提高能效需要投入更多成本，另一方面，部分傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心負(fù)載率不高、綠色管理不到位等造成數(shù)據(jù)中心能效改善效果不明顯，2021年全球2數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001互聯(lián)網(wǎng)巨頭仍堅持探索數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能新技術(shù)，新建數(shù)據(jù)中心PUE基本ille算(陽泉)中心1#模組PUE達(dá)1.08，阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心PUE達(dá)1.09。未來隨著中小數(shù)據(jù)中心整合改造和大型化數(shù)據(jù)中心建設(shè)趨勢，全球數(shù)據(jù)中心平均PUE預(yù)計將進(jìn)一步降低。同時，谷歌、蘋果等公司已通過購買可再生能源證書(RenewableEnergyCertificate)的方式實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)中心采用100%可再生能源，進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)中心碳排放。來源：互聯(lián)網(wǎng)資料整理、開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC圖2全球互聯(lián)網(wǎng)巨頭數(shù)據(jù)中心運(yùn)行PUE水平接近極限值2)國內(nèi)發(fā)展情況根據(jù)信通院最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模平穩(wěn)增長，大型以上數(shù)據(jù)中心成為增長主力。據(jù)統(tǒng)計，2013年以來，我國數(shù)據(jù)中心總體規(guī)模快速增長，截至到2022年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過650萬架，近5年年均復(fù)合增速超過30%，算力總規(guī)模為180EFLOPS(FP32)，算力規(guī)模排名全球第二。1數(shù)據(jù)來源：企業(yè)官網(wǎng)3數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001其中，大型以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模增長較快，按照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架2.5kW統(tǒng)計，機(jī)架來源：中國信息通信研究院圖3我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模截至2022年底，全國在用超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.36，大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.42，最優(yōu)水平達(dá)到1.02。全國規(guī)劃在建數(shù)據(jù)中心平均設(shè)計PUE為1.32左右，超大型、大型數(shù)據(jù)中心的平均設(shè)計PUE分別為1.28、1.29。來源：中國信息通信研究院圖4我國超大型、大型數(shù)據(jù)中心能效情況4數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-020012021年我國數(shù)據(jù)中心能耗總量為1116億千瓦時，碳排放量超過7000萬噸。2022年我國數(shù)據(jù)中心能耗總量1300億千瓦時，同比增長16%，預(yù)計到2030年，能耗總量將達(dá)到約3800億千瓦時。若不使用綠色能源，碳排放總量將突破2億噸，約占全國總碳排放量的2%。來源：中國信息通信研究院圖5我國數(shù)據(jù)中心耗電量(億千瓦時)2.數(shù)據(jù)中心能耗政策標(biāo)準(zhǔn)分析1)政策分析我國積極推動引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心布局均衡、綠色低碳發(fā)展，從國家到地方發(fā)布了一系列關(guān)于數(shù)據(jù)中心高效節(jié)能的政策文件。國家層面高度重視數(shù)據(jù)中心行業(yè)綠色發(fā)展，近十年來發(fā)布了一系列相關(guān)指導(dǎo)意見和工作方案。2013年，工信部等發(fā)布《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意5數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001見》，引導(dǎo)大型、超大型數(shù)據(jù)中心優(yōu)先在中西部等一類、二類地區(qū)建設(shè)。2017年，工信部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)“十三五”信息通信業(yè)節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》，提出到十三五末期，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值達(dá)到1.4以下。工信部聯(lián)合國管局、國家能源局于2019年2月發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》，再次提出到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE達(dá)到1.4以下。為落實(shí)國務(wù)院《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，推動數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排，國家發(fā)改委聯(lián)合工信部等七部委于2019年6月發(fā)布《綠色高效制冷行動方案》，提出“加快制定數(shù)據(jù)中心能效標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)能效提升工程”。2020年7月，工信部等六部門聯(lián)合組織開展國家綠色數(shù)據(jù)中心推薦，選擇一批能效水平高、技術(shù)先進(jìn)、管理完善、代表性強(qiáng)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行推薦，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心完善PUE、WUE的監(jiān)測與管理，加大綠色技術(shù)、綠色產(chǎn)品、清潔能源的使用，進(jìn)一步提高能源資源利用效率。近年來，為貫徹落實(shí)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國、國家大數(shù)據(jù)和碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略，國家不斷強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要性。2020年12月，國家發(fā)展改革委等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》，提出加強(qiáng)全國一體化大數(shù)據(jù)中心頂層設(shè)計，再次要求“加快制定數(shù)據(jù)中心能源效率國家標(biāo)準(zhǔn)”，提出“到2025年，大型、超大型數(shù)據(jù)中心標(biāo)中指出“推動5G、大數(shù)據(jù)中心等新興領(lǐng)域能效提升”。2021年5月，國家發(fā)展改革委等四部委發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》，提出“在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝，以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等地布局建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點(diǎn)，發(fā)展數(shù)據(jù)中心集群，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心集約化、規(guī)?；⒕G色化發(fā)展”。2021年11月，國家發(fā)改委等四部門發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》提出“到2025年，數(shù)據(jù)中心和5G基本形成綠色集約的一體化運(yùn)行格局。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行電能利用效率和可再生能源利用率明顯提升，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級達(dá)到4A級以上。”6數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書(2)地方層面政策ODCC-2023-02001熱點(diǎn)地區(qū)筑高建設(shè)門檻控新增，強(qiáng)化技術(shù)引導(dǎo)提能效。一線城市業(yè)務(wù)需求旺盛但電力資源緊張，受能耗指標(biāo)、用地、用電審批限制，批復(fù)難、建設(shè)難、擴(kuò)容難，供給不足、供不應(yīng)求。各地相繼出臺政策以緩解供給側(cè)的結(jié)構(gòu)性矛盾，規(guī)避旺盛需求刺激下數(shù)據(jù)中心“粗制濫造”建設(shè)的風(fēng)險?！罚?020年6月，北京市發(fā)布《關(guān)于加快培育壯大新業(yè)態(tài)新模式促進(jìn)北京經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》及《北京市加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動方案(2020-2022年)》；2021年4月，《北京市數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌發(fā)展實(shí)施方案(2021-2023年)》提出“新建云數(shù)據(jù)中心PUE不應(yīng)高于1.3”，并相繼發(fā)布《北京市發(fā)展和改革委員會關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查的若干規(guī)定(征求意見稿)》、《北京市發(fā)展和改革委員會北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局關(guān)于印發(fā)北京市低效數(shù)據(jù)中心綜合治理工作方案的通知》，持續(xù)加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心能效治理。上海市接連發(fā)布《上海市推進(jìn)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)助力提升城市能級和核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》、《關(guān)于加強(qiáng)上海互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《上海市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則(2019版)》、《上海市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則(2021版)》；2020年發(fā)布《數(shù)據(jù)中心能源消耗限額》強(qiáng)制性地方標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)中心能耗提出限制要求；2022年6月，上海市經(jīng)濟(jì)信息化委、上海市發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)本市數(shù)據(jù)中心健康有序發(fā)展的實(shí)施意見》，提出“加速升級改造小散老舊數(shù)據(jù)中心，加快數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能發(fā)展”；上海市通信管理局發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心“算力浦江”行動計劃(2022-2024年)的通知》，要求“新建大型及以上數(shù)據(jù)中心應(yīng)達(dá)到綠色數(shù)據(jù)中心評估要求，綠色低碳等級達(dá)到4A級以上，提升綠色能源利用水平，加快“小散老舊”數(shù)據(jù)中心改造升級”。深圳市發(fā)布《深圳市發(fā)展和改革委員會關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項的通知》，要求數(shù)據(jù)中心重點(diǎn)用能單位應(yīng)建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，按要求接入廣東省重點(diǎn)用能單位能耗監(jiān)測平臺。廣東省發(fā)布《廣東省5G基站和數(shù)據(jù)中心總體布局規(guī)劃(2021-2025年)》。7數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001熱點(diǎn)周邊地區(qū)謀劃提升引需求，提高服務(wù)能力接外溢。為緩解熱點(diǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)中心供不應(yīng)求的結(jié)構(gòu)性問題，河北、天津、內(nèi)蒙古、江蘇、廣東等熱點(diǎn)周邊地區(qū)紛紛出臺政策激勵數(shù)據(jù)中心快速發(fā)展，著力培育、提升承接熱點(diǎn)地區(qū)外溢需求的能力。河北省2020年3月發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)重大項目謀劃儲備的指導(dǎo)意見》，圍繞綠色循環(huán)低碳發(fā)展謀劃項目為重要組成部分；2020年10月發(fā)布《關(guān)于支持?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展的若干政策》，提出“降低數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營成本，優(yōu)先支持?jǐn)?shù)據(jù)中心參加電力直接交易，鼓勵可再生能源電力和火電打捆與數(shù)據(jù)中心開展交易”；2021年12月，河北省發(fā)布《信息化與工業(yè)化深度融合發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，提出“建設(shè)形成張家口、承德兩個低時延數(shù)據(jù)中心核心區(qū)和廊坊、保定等若干數(shù)據(jù)中心集聚區(qū)，推進(jìn)雄安城市計算(超算云)中心建設(shè)。”。天津市2019年10月發(fā)布《促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展行動方案(2019—2023年)》；2021年8月，《天津市加快數(shù)字化發(fā)展三年行動方案(2021—2023年)》要求“統(tǒng)籌規(guī)劃超大新型綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)”。內(nèi)蒙古自治區(qū)2020年1月發(fā)布《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意見》。2021年11月，《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)自治區(qū)“十四五”工業(yè)和信息化發(fā)展規(guī)劃的通知》要求“到2025年，全區(qū)大型數(shù)據(jù)中心平均PUE值降至1.3以下，寒冷及極寒地區(qū)力爭降到1.25以下。”。江蘇省2020年5月出臺《關(guān)于加快新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)擴(kuò)大信息消費(fèi)若干政策措施的通知》；2021年8月，《江蘇省“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》要求“構(gòu)建綠色高效的算力基礎(chǔ)設(shè)施”。中西部地區(qū)鼓勵找準(zhǔn)定位促發(fā)展。西部地區(qū)能源充足、氣候適宜，但距離熱點(diǎn)地區(qū)用戶較遠(yuǎn)，部分省份數(shù)據(jù)中心供大于求。青海省2018年3月出臺《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級信息消費(fèi)持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的實(shí)施意見》，指出要培育和打造立足本省、面向全國的云計算數(shù)據(jù)中心與災(zāi)備中心；2020年5月，《青海省人民政府辦公廳關(guān)于加快推動5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施意見》要求“推進(jìn)區(qū)域數(shù)據(jù)中心建設(shè)”。甘肅省2019年11月出臺《關(guān)于支持絲綢之路信息港建設(shè)的意見》，提出建設(shè)物理分散、邏輯統(tǒng)一的信息港綠色云數(shù)據(jù)中心集群；2021年9月，《甘肅省“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)8數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001劃》提出“引導(dǎo)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心升級改造，向規(guī)模化、集約化、智能化、綠色化方向布局發(fā)展”。湖北省2020年4月出臺《關(guān)于加快推進(jìn)重大項目建設(shè)著力擴(kuò)大有效投資的若干意見》，鼓勵投資謀劃一批大數(shù)據(jù)中心；2021年11月，《湖北省數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出“推動大數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展，加快新一代綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)應(yīng)用”。江西省2020年4月出臺《數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展三年行動計劃(2020-2022年)》，強(qiáng)調(diào)加快推進(jìn)大數(shù)據(jù)中心項目建設(shè)，打造國內(nèi)領(lǐng)先的公共云計算平臺；2021年2月，《江西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》要求“完善能效領(lǐng)跑者制度，落實(shí)國家5G、大數(shù)據(jù)中心等新興領(lǐng)域能效標(biāo)準(zhǔn)”。2)標(biāo)準(zhǔn)分析GB40879-2021《數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級》于2021年10月11日1級表示能效最高，各能效等級數(shù)據(jù)中心電能比數(shù)值應(yīng)不大于表中的規(guī)定。表1數(shù)據(jù)中心能效等級指標(biāo)指標(biāo)能效等級2級級數(shù)據(jù)中心電能比數(shù)據(jù)中心能效等級的判定應(yīng)同時滿足以下兩個條件。一是數(shù)據(jù)中心電能比的設(shè)計值、特性工況法測算值和全年測算值(如有)均符合表1相應(yīng)等級的規(guī)定。二是數(shù)據(jù)中心電能比的特性工況法測算值和全年測算值(如有)應(yīng)小于設(shè)計值的1.05倍。其中，數(shù)據(jù)中心電能比設(shè)計值是總耗電量和信息設(shè)備耗電量的規(guī)劃設(shè)計值的比值，特性工況法測算值是按5個特性工況點(diǎn)方法測算的數(shù)據(jù)中心電能比，全年測算值是按全年耗電量測算的數(shù)據(jù)中心電能比。3.數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)在能耗方面目前主要存在以下問題：9數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-020011)老舊小數(shù)據(jù)中心能耗較高，能效管理水平有待提升隨著國家政策的引導(dǎo)，大型數(shù)據(jù)中心逐漸重視起綠色節(jié)能，能效水平不斷提高。但是很多中小、老舊數(shù)據(jù)中心對能效管理缺乏認(rèn)知，運(yùn)維管理水平差，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用不足，仍以較高能耗水平維持著日常運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備耗電轉(zhuǎn)換為大量熱能，為了將這些熱量帶走，不少老、舊、小數(shù)據(jù)中心的制冷設(shè)備2)新建數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用不佳，運(yùn)維能力不達(dá)要求在技術(shù)落地和實(shí)施方面，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心沒有充分利用優(yōu)越的氣候條件進(jìn)行免費(fèi)自然冷卻，冷凍水供回水溫度設(shè)置不合理，使得數(shù)據(jù)中心實(shí)際運(yùn)行PUE遠(yuǎn)高于設(shè)計值，尤其在二三線城市更為明顯。在運(yùn)維管理方面，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備數(shù)量大、種類多，對應(yīng)的監(jiān)控管理系統(tǒng)功能性能滿足不了實(shí)際需求，缺乏集中式統(tǒng)一管理，導(dǎo)致運(yùn)維管理任務(wù)繁重，運(yùn)維管理能力無法保證數(shù)據(jù)中心高效的運(yùn)行，綠色管理水平差。3)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)不健全現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)對系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集不夠全面，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心只關(guān)注局部系統(tǒng)或者一些核心部件的性能和功耗水平，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心只關(guān)注數(shù)據(jù)中心總體能耗和IT能耗，多個數(shù)據(jù)中心無法準(zhǔn)確、全面、多維、立體反映出整個數(shù)據(jù)中心的功耗分布情況。此外，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)五花八門，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控管理規(guī)范，精度、點(diǎn)位等需要進(jìn)一步優(yōu)化。數(shù)據(jù)中心缺乏完善的能耗數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和優(yōu)化配置.4)數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不完善目前我國數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗方面已有部分標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，但針對節(jié)能規(guī)劃設(shè)計、設(shè)計能效評估、節(jié)能改造以及節(jié)能評估和驗收等方面的標(biāo)準(zhǔn)仍需完善。另一方面，為支撐新技術(shù)新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)需要達(dá)到更高的技術(shù)要求，數(shù)據(jù)中心不斷加快技術(shù)創(chuàng)新和市場響應(yīng)速度，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。相數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001應(yīng)的，數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)的大量新技術(shù)和新產(chǎn)品也需要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的研制和完善，保障新技術(shù)的應(yīng)用和落地效果。二、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的理念和基本要素1.數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計設(shè)計是人類所有目標(biāo)創(chuàng)新實(shí)踐活動的先導(dǎo)和準(zhǔn)備，是從源頭和供給側(cè)創(chuàng)意設(shè)置目標(biāo)、引領(lǐng)系統(tǒng)集成創(chuàng)新、保障目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。綠色設(shè)計可從源頭上構(gòu)建數(shù)據(jù)中心綠色產(chǎn)業(yè)生態(tài)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展方向。我國數(shù)據(jù)中心已經(jīng)邁入成熟發(fā)展階段，設(shè)計已經(jīng)不僅由設(shè)計師參與設(shè)計，而是設(shè)計方、設(shè)備廠商、第三方服務(wù)商、互聯(lián)網(wǎng)用戶等共同參與，尤其是互聯(lián)網(wǎng)用戶，在過去十年，為行業(yè)貢獻(xiàn)分享了大量的綠色創(chuàng)新設(shè)計及相關(guān)實(shí)踐案例，第三方服務(wù)商在綠色設(shè)計方面也已處于前列，數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計已經(jīng)進(jìn)入眾創(chuàng)時代。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計指的是在設(shè)計階段制定促進(jìn)數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展、落實(shí)國家雙碳戰(zhàn)略的技術(shù)路線、時間表和目標(biāo)函數(shù)，具體來說，在保障數(shù)據(jù)中心安全可靠的前提下，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心設(shè)計主要考慮PUE、CUE和WUE等資源利用效率指標(biāo)，使這些指標(biāo)滿足國家和地方政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)要求，并減少企業(yè)運(yùn)營能源支出。未來的綠色設(shè)計將朝著數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)行服務(wù)、改造等全生命周期范圍發(fā)展，綜合考慮各類能源指標(biāo)，達(dá)到資源成本最低、碳排放最少、對環(huán)境影響最小，實(shí)現(xiàn)自然資源可持續(xù)發(fā)展和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計可從三個方面實(shí)現(xiàn)。一是單系統(tǒng)的綠色設(shè)計，如供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，供配電系統(tǒng)選擇轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)更少、損耗更小、效率更高的產(chǎn)品方案，制冷系統(tǒng)選擇可靠性更高、能效水平更高、自然冷卻比例更高的運(yùn)行方案，IT系統(tǒng)選擇綠色節(jié)能產(chǎn)品。二是環(huán)境與能源耦合的綠色設(shè)計，結(jié)合數(shù)據(jù)中心選址和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，充分發(fā)揮自然冷卻的優(yōu)勢，合理利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源。三是風(fēng)火水電和IT系統(tǒng)耦合的綠色設(shè)計，根據(jù)數(shù)據(jù)中心功率密度選擇配套的供配電方案和制冷方案，提高整體資源利用效率。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書2.綠色設(shè)計理念ODCC-2023-02001數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計目標(biāo)實(shí)現(xiàn)可分成近期和遠(yuǎn)期兩個階段，近期主要以基礎(chǔ)設(shè)施如供配電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等為綠色設(shè)計主體，遠(yuǎn)期可在基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)上，納入IT算力，也就是實(shí)現(xiàn)單位算力基礎(chǔ)上的資源使用效率最大化和環(huán)境影響最小化，這樣可以確保近期可操作、遠(yuǎn)期有發(fā)展。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計主要從業(yè)務(wù)等級、選址、資源效率以及節(jié)能控制等方面規(guī)劃。鑒于設(shè)計的時效性和超前性，也就是設(shè)計受當(dāng)下政策、技術(shù)、環(huán)境等方面制約，可能并不滿足設(shè)計完成后的政策和行業(yè)又新增的標(biāo)準(zhǔn)和要求，故綠色設(shè)計評價一般有當(dāng)期屬性。3.綠色設(shè)計原則在碳達(dá)峰碳中和大背景下，綠色低碳是數(shù)字新基建的使命，也是算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營的主旋律。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計原則主要是安全可靠、綠色低碳、高效等幾個方面。安全可靠是數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的基本保障，必須保障供電和制冷可靠性，才能保障業(yè)務(wù)安全不中斷運(yùn)行；綠色低碳是數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的主要原則，也是數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計的主要目標(biāo)，重點(diǎn)考慮高效節(jié)能用電設(shè)備、高效冷卻系統(tǒng)、可再生能源、清潔能源使用等方面的設(shè)計，也包括環(huán)保等方面的考慮；高效方面，主要從電能容量比、空間使用效率等客觀資源使用方面進(jìn)行高效設(shè)計，也是數(shù)據(jù)中心集約化建設(shè)、最大化應(yīng)用的未來趨勢。4.綠色設(shè)計目標(biāo)確保數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)可靠性等級、運(yùn)行SLA的目標(biāo)等級；盡可能地滿足甚至優(yōu)于PUE能效指標(biāo)要求，并考慮能效余量；最大化考慮全生命周期的特點(diǎn)，各個階段均滿足PUE能效要求；推薦采用主流建筑和設(shè)備節(jié)能技術(shù)、高效的工程設(shè)計、智慧節(jié)能控制和聯(lián)合運(yùn)行等技術(shù)，主動建立能效監(jiān)測系統(tǒng)來不斷優(yōu)化。在設(shè)計階段最大化滿足PUE能效指標(biāo)要求，可避免后期復(fù)雜繁瑣的改造工作，保護(hù)設(shè)計成果也保護(hù)業(yè)主投資。因此綠色設(shè)計尤其是節(jié)能設(shè)計，要在能效數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001可靠取值(同等工況權(quán)威第三方評估報告的能效值、同類案例權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)的測試數(shù)據(jù))基礎(chǔ)上，采用適度超量設(shè)計獲得能效余量(適度超量，在經(jīng)濟(jì)性和未來的能效滿足上求得較好的平衡)，確保設(shè)計階段理論能效和建設(shè)、運(yùn)行10%余量適度。三、數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計先進(jìn)技術(shù)和方案1.IT設(shè)備數(shù)據(jù)規(guī)模的持續(xù)增長及土地、電力資源集約化發(fā)展推動高密度數(shù)據(jù)中心發(fā)展。在過去很長一段時間，為了滿足不斷增長的用戶數(shù)據(jù)處理需求，數(shù)據(jù)中心主要是通過增加空間，擴(kuò)大機(jī)架和服務(wù)器規(guī)模來提供更多算力，但是這也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本的增加和數(shù)據(jù)中心場地空間的浪費(fèi)。發(fā)達(dá)地區(qū)日益緊張的土地資源及電力資源使得以擴(kuò)大服務(wù)器規(guī)模來提升算力水平的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式難以開展，建設(shè)高密度數(shù)據(jù)中心成為推動數(shù)據(jù)中心算力水平、提升數(shù)據(jù)中心效率的重要舉措，高密度數(shù)據(jù)中心能夠進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)中心功率密度和數(shù)據(jù)中心“每平方米”的計算能力，能夠更好地滿足大數(shù)據(jù)場景下的計算與存儲需求。高密度服務(wù)器部署顯著提升數(shù)據(jù)中心單位面積算力，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本。建設(shè)高密度數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵是部署高密度服務(wù)器，與傳統(tǒng)服務(wù)器不同，高密度服務(wù)器電源和風(fēng)扇以共享方式進(jìn)行設(shè)計，位于同一機(jī)箱內(nèi)的多臺服務(wù)器節(jié)點(diǎn)可以共享電源和風(fēng)扇。一方面降低了機(jī)體的重量和空間占用，提升數(shù)據(jù)中心單位面積算力，另一方面能夠提升電源和散熱系統(tǒng)的使用效率，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本。IBM、思科、華為、浪潮、曙光等國內(nèi)外知名的互聯(lián)網(wǎng)硬件廠商紛紛加速推進(jìn)高密度服務(wù)器的產(chǎn)品設(shè)計與市場布局。(2)液冷服務(wù)器近來年，液冷服務(wù)器的使用數(shù)量和客戶接受度不斷提高，是基于液冷服務(wù)器具有高效散熱、節(jié)能降噪和高密部署等優(yōu)勢。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001高效散熱：液冷解決高功率芯片的散熱問題，突破風(fēng)冷散熱瓶頸。風(fēng)冷容易產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，芯片長時間高溫運(yùn)行，影響芯片性能和使用壽命。液冷可維持芯片低于臨界溫度10℃~20℃穩(wěn)定運(yùn)行，釋放芯片最大計算潛能，延長芯片使用壽命。節(jié)能降噪：液冷服務(wù)器核心發(fā)熱部件散熱通過冷卻液體循環(huán)排到機(jī)房外，可大大降低機(jī)房內(nèi)制冷壓力，節(jié)省數(shù)據(jù)中心空調(diào)用電。液冷數(shù)據(jù)中心PUE在1.3以下，起到很好的節(jié)能效果。同時，服務(wù)器內(nèi)部對風(fēng)扇要求也降低，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇低轉(zhuǎn)速運(yùn)行甚至無風(fēng)扇，降低設(shè)備噪音。高密部署：傳統(tǒng)風(fēng)冷服務(wù)器散熱片占據(jù)一定高度，芯片功耗越高，散熱器高度也越高，服務(wù)器的高度也需要隨之調(diào)整。液冷服務(wù)器使用液冷散熱片，對空間的要求降低，可實(shí)現(xiàn)高密度設(shè)計，提高了數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備部署密度，降低綜上所述，因為液冷服務(wù)器能為客戶帶來多方面收益，各服務(wù)器廠商也都在布局液冷產(chǎn)品。國內(nèi)廠商如曙光、浪潮、聯(lián)想、寧暢、華三都有布局液冷服務(wù)器。液冷服務(wù)器機(jī)型主要包括高密度CPU計算型液冷服務(wù)器、GPU液冷服務(wù)器、機(jī)架式液冷服務(wù)器等。技術(shù)路線以冷板式液冷2和浸沒式液冷居多。通過優(yōu)化冷板內(nèi)鏟齒厚度、高度、間距等參數(shù)以及流道設(shè)計，獲得最優(yōu)散熱效果。冷板材質(zhì)一般選擇導(dǎo)熱性較好的金屬，如銅、鋁等，選用銅質(zhì)較多。CPU冷板和GPU冷板2開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC.《冷板式液冷服務(wù)器可靠性白皮書》數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書(3)整機(jī)柜ODCC-2023-02001數(shù)據(jù)中心本身是一個能量冷熱交換的載體，既需要大規(guī)模蓄冷，也同時產(chǎn)生大規(guī)模熱能。想要降低碳排放量和提高能源利用率，關(guān)鍵還是在于節(jié)能增效，利用技術(shù)措施、管理措施等減少碳排放。以服務(wù)器為例，當(dāng)把每一臺服務(wù)器作為單節(jié)點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)作，從整體數(shù)據(jù)中心層面來看收益基本為零，當(dāng)單節(jié)點(diǎn)的維度提高到機(jī)柜層級，將集中供電、一體化交付、高密度部署這些進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃時，就可以獲取更高的收益，以集中供電為例，平均單節(jié)點(diǎn)能耗優(yōu)化12%。當(dāng)將規(guī)劃維度進(jìn)一步提高到數(shù)據(jù)中心層面，將數(shù)據(jù)中心層面的供電、交付、部署、組網(wǎng)、制冷綜合考慮，將會收獲到最佳的綜合收益。而事實(shí)上，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商以及云服務(wù)廠商(CSP)正是通過這樣的實(shí)踐來降低綜合運(yùn)營成本，提升產(chǎn)品競爭力。通過集中供電技術(shù)把原本離散的電源進(jìn)行池化。原本通用服務(wù)器離散供電的冗余要求是1+1，以20節(jié)點(diǎn)為例需要40顆PSU進(jìn)行供電，且PSU之間無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，當(dāng)服務(wù)器負(fù)載較低時，電源的轉(zhuǎn)化效率處于較低水平。當(dāng)通過整機(jī)柜的形式將電源進(jìn)行池化后，整機(jī)20個節(jié)點(diǎn)可以采用N+1或N+2(N+M)冗余模式，大幅減少PSU總數(shù)。同時池化后的PSU之間可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，結(jié)合動態(tài)PSU節(jié)能調(diào)節(jié)技術(shù)，在整機(jī)柜負(fù)載較低時，關(guān)閉多余的PSU，始終使得PSU保持在高轉(zhuǎn)化率的負(fù)載下，效率更高。所以，通過集中供電技術(shù)可以降低整個TCO的整機(jī)柜的成本，且提升交付效率。隨著摩爾定律的逐漸失效，研究發(fā)現(xiàn)散熱對現(xiàn)代電子系統(tǒng)是一個挑戰(zhàn)，溫度每升高1攝氏度電子器件的壽命縮短5%，散熱還直接影響電子系統(tǒng)的功率輸出和能耗，同時面對云計算、AI、5G和IoT的快速發(fā)展，可以感受到算力在增加，AI技術(shù)使單個芯片功耗在增加，系統(tǒng)功耗也在增加。所有數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)低碳不得不面臨的另一大難題，就是散熱。過往整機(jī)柜通常采用風(fēng)扇墻集中式散熱，這樣的好處是每一個單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)不需要獨(dú)立的風(fēng)扇，隨著風(fēng)扇數(shù)量的減少，節(jié)省出來的空間可進(jìn)一步增加設(shè)備數(shù)量，降低整體的成本。但隨著業(yè)務(wù)越來越復(fù)雜，服務(wù)器所承載的應(yīng)用越來越多樣化，一臺機(jī)柜中往往運(yùn)行多種業(yè)務(wù)類型，發(fā)現(xiàn)以往風(fēng)扇墻以3-4個節(jié)點(diǎn)為一組進(jìn)行散熱，風(fēng)扇的功耗會以節(jié)點(diǎn)組中最大數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001功耗進(jìn)行運(yùn)作，同時風(fēng)扇墻的模式也降低了整機(jī)柜的靈活性，當(dāng)在搬遷的時候必須得機(jī)柜整體搬遷，無法抽出單節(jié)點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)作。所以，為了這類解決問題，把風(fēng)扇進(jìn)行了內(nèi)置采用節(jié)點(diǎn)式單獨(dú)散熱，將節(jié)點(diǎn)和散熱進(jìn)行解耦，易于搬遷。同時節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置風(fēng)扇可以按照單節(jié)點(diǎn)的實(shí)際功耗調(diào)整風(fēng)扇速率，保證散熱效率，效服務(wù)器數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，算力是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和核心生產(chǎn)力，隨著數(shù)據(jù)的爆炸式增長，算法的復(fù)雜程度不斷提高，對算力需求越來越高。算力即計算能力，核心是CPU、GPU、NPU、MCU等各類芯片，具體由計算機(jī)、服務(wù)器、高性能計算集群和各類智能終端等承載。對數(shù)據(jù)中心而言，服務(wù)器是算力的主要載體。數(shù)據(jù)中心在進(jìn)行服務(wù)器設(shè)備選擇時，為確保設(shè)備可提供業(yè)務(wù)需要的算力資源，注重計算性能指標(biāo)已成為共識。但隨著國家越來越重視“碳中和碳達(dá)峰”戰(zhàn)略，服務(wù)器產(chǎn)品作為運(yùn)營過程中核心的IT設(shè)備，其生命周期的碳足跡對總體運(yùn)營溫室氣體排放控制至關(guān)重要，在設(shè)備選型時兼顧產(chǎn)品碳排放量也成為趨勢。如何在計算密集型工作負(fù)載和低能耗運(yùn)行的矛盾之間找到解決方案，如何在滿足技術(shù)需求的基礎(chǔ)上盡可能降低碳排放，業(yè)界在服務(wù)器設(shè)備選型時開始逐漸考慮算力碳效。高算力碳效服務(wù)器是服務(wù)器使用周期內(nèi)，產(chǎn)生的碳排放與所提供的算力的比值相對較小的一類服務(wù)器，這類服務(wù)器的特點(diǎn)是單位算力的碳排放量較少。隨著服務(wù)器性能的提升，碳排放總量呈上升的趨勢，但性能提升的速度超過碳排放增加的速度，單位算力的相對碳排放在降低3。若廠商根據(jù)業(yè)務(wù)需求，如不同計算場景(高性能計算、邊緣計算、智能計算、通用計算等)、不同架構(gòu)(X86架構(gòu)、ARM)、不同負(fù)載(存儲、內(nèi)存、CPU要求)，選擇算力碳效高的服務(wù)器，則可保證數(shù)據(jù)中心的綠色低碳效益。3開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC.《數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書》數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書2.供電系統(tǒng)1)電氣集成化設(shè)計ODCC-2023-02001在數(shù)據(jù)中心中，其供電系統(tǒng)是整個數(shù)據(jù)中心的咽喉，是基礎(chǔ)設(shè)施中最重要的組成部分之一。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心常見的幾種不間斷供電技術(shù)包括ACUPS、HVDC (240V/336V/48V)和市電直供+BBU等。一般根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)等級的要求，采用不同的冗余供電模式，比如2N模式，DR模式，RR模式等。未來數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，對供電系統(tǒng)的可靠性、節(jié)能性、可持續(xù)性等提出更高的要求，供電技術(shù)和模式向著模塊化、預(yù)制化、智能化、精簡化等方向創(chuàng)新演變。當(dāng)前國內(nèi)外的數(shù)據(jù)中心行業(yè)，根據(jù)各自的具體需求，提出并實(shí)踐了很多有特點(diǎn)的供電新技術(shù)，如華為、維諦的電力模塊，阿里巴巴的巴拿馬電源等。深度融合是電力模塊的演進(jìn)方向。隨著數(shù)據(jù)中心服務(wù)器芯片算力的持續(xù)提功率密度達(dá)到16kW/柜的時候，配電間和IT空間的面積比例甚至可達(dá)到1：1，如何保證IT的出柜率，持續(xù)降低電力模塊的占地成本成為迫切需要解決的問題。通過將UPS輸入輸出配電與UPS深度融合，減少電力模塊鏈路節(jié)點(diǎn)，在產(chǎn)品架構(gòu)上極簡來省占地，將是電力模塊演進(jìn)的方向。圖7IT機(jī)柜的演進(jìn)智能化成為安全和運(yùn)維的關(guān)鍵手段。電力模塊統(tǒng)一的智能管理系統(tǒng)，可以有效提升電力模塊系統(tǒng)的安全性，由本地智能管理系統(tǒng)和智能網(wǎng)管組成，本地數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001智能管理系統(tǒng)硬件由變壓器的溫控器、低壓柜/饋線柜的柜級監(jiān)控單元、UPS主控把各柜信息通過智能插座匯入ECC主控；ECC主控統(tǒng)一監(jiān)控匯總，在本地PAD上統(tǒng)一顯示電力模塊各單元的電流、電壓、頻率、電能、諧波、負(fù)載率、開關(guān)狀態(tài)、UPS狀態(tài)、各節(jié)點(diǎn)溫度，供用戶本地直觀的識別系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；同時ECC把信息上報給網(wǎng)管，供網(wǎng)管顯示3D視圖、電壓電流電能等運(yùn)行參數(shù)、鏈路圖及故障影響分析、開關(guān)在線整定、開關(guān)健康度預(yù)測、UPS電容/風(fēng)扇壽命檢測、各節(jié)點(diǎn)溫度預(yù)測及AI異常預(yù)警、圖像AI識別等智能運(yùn)維特性，能夠?qū)崿F(xiàn)智能運(yùn)維，變被動維護(hù)為主動運(yùn)維，在提升系統(tǒng)安全性的同時也盡可能的提升了系統(tǒng)運(yùn)維效率。巴拿馬電源柔性集成了10kV的配電，隔離變壓，模塊化整流器和輸出配電等環(huán)節(jié)，采用移相變壓器取代工頻變壓器，并從10kVac到240Vdc整個供電鏈路做到了優(yōu)化集成。該方案具有高效率、高可靠性、高功率密度、高功率容量、兼維護(hù)方便等特點(diǎn)。比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的供電方案，占地面積減少50%，其設(shè)備和工程施工量可節(jié)省40%，其功率模塊的效率高達(dá)98.5%，架構(gòu)簡潔可靠性高。蓄電池單獨(dú)安裝，系統(tǒng)容量可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活配置。巴拿馬電源優(yōu)勢：一是高可用性。巴拿馬電源在240V/336VHVDC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步精簡低壓AC的配電環(huán)節(jié)，平均無故障時間相比240V/336VHVDC系統(tǒng)又提升大約27%(以華東某機(jī)房為例：巴拿馬電源系統(tǒng)平均無故障時間是14年，而傳統(tǒng)240V/336VHVDC系統(tǒng)為11.5年)。二是效率高。巴拿馬電源由傳統(tǒng)變壓器改為移相變壓器，省掉功率因數(shù)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，移相變壓器的效率為99%，整流調(diào)壓部分的峰值效率為98.5%，整體峰值效率可達(dá)到97.5%。智能UPS和HVDC將逐漸取代傳統(tǒng)UPS。對供配電系統(tǒng)而言，很多事故都可以通過早期的精密監(jiān)控和智能算法來提前識別預(yù)防，而非等到器件損壞、模塊故障或系統(tǒng)失效后再被動告警，這種主動預(yù)測性維護(hù)是不間斷電源智能化的核心，即變被動告警為預(yù)測性維護(hù)。從解決方案看，智能UPS技術(shù)以及HVDC將是不間斷電源的未來發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001智能UPS節(jié)能技術(shù)：新一代UPS設(shè)備需具備極高的運(yùn)行效率，滿足數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步節(jié)能減排的需求，具備動態(tài)在線模式的UPS，即一種逆變器兼做有源濾波器的UPS，其包括旁路裝置、市電轉(zhuǎn)換裝置、直流轉(zhuǎn)換裝置、逆變器、控制裝置，用于檢測旁路電壓頻率并基于所述旁路電壓頻率生成旁路模式信號或者主路模式信號的旁路判斷裝置，可在確保設(shè)備可靠性的同時，顯著提高運(yùn)行效率。動態(tài)在線模式在靜態(tài)旁路的基礎(chǔ)上增加了有源濾波功能，該模式下逆變器作為有源濾波器實(shí)時動態(tài)在線，配合靜態(tài)旁路上的電能調(diào)制單元，使系統(tǒng)能夠滿足相當(dāng)大范圍的電網(wǎng)和負(fù)載電能調(diào)節(jié)需求。當(dāng)無功負(fù)載或非線性負(fù)載連接到UPS并且存在諧波或無功電流時，UPS中的逆變器能夠起到有源濾波器的作用來進(jìn)行補(bǔ)償，并且僅消耗部分電能來補(bǔ)償電路干擾，在實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)電能質(zhì)量的同時，實(shí)現(xiàn)高達(dá)99%的最高效率，且供電無任何間斷。AI技術(shù)與UPS的結(jié)合：該技術(shù)可加強(qiáng)UPS持續(xù)輸出滿足應(yīng)用要求的高供電質(zhì)量，同時亦可實(shí)現(xiàn)高達(dá)99%平均運(yùn)行效率的節(jié)能。此外，高壓直流技術(shù)在供電可靠性、供電安全性、可擴(kuò)展性、運(yùn)行控制效率、諧波污染等方面具有明顯的優(yōu)勢。而傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)備多，易引起單點(diǎn)故障，冗余度增加了安全保障，但同時也導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低、成本過高的問題，并且傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)維護(hù)不易，擴(kuò)容難度大，制約了業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。高壓直流系統(tǒng)的使用，精簡優(yōu)化數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)，減少了供配電變流裝置的數(shù)量及損耗，提高了數(shù)據(jù)中心電能使用效率。但直流供電系統(tǒng)的投入使用還存在產(chǎn)業(yè)生態(tài)、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)等問題有待進(jìn)一步優(yōu)化解決。支持儲能系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)：隨著國家對節(jié)能政策逐步推行，UPS電源儲能技術(shù)在優(yōu)化分配資源、低碳能源利用方面將發(fā)揮越來越重要的作用。隨著鋰離子蓄電池等儲能設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步和制造成本的降低，以及國家和各地區(qū)能源政策的鼓勵和支持，國內(nèi)儲能市場快速興起。UPS不間斷電源系統(tǒng)具有成熟穩(wěn)定、高性價比、易于維護(hù)和安全可靠等特點(diǎn)，采用具有儲能功能的UPS設(shè)備打造高效低成本儲能系統(tǒng)，通過綜合電能利用，實(shí)現(xiàn)儲能收益最大化。具有儲能功能的UPS設(shè)備在具有傳統(tǒng)機(jī)型電源后備時間、改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的同時，可根據(jù)不同行業(yè)場景，靈活管理峰谷電價差，有效降低系統(tǒng)電費(fèi)；數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001并可根據(jù)政策要求，系統(tǒng)執(zhí)行園區(qū)需求側(cè)響應(yīng)并獲得補(bǔ)貼；對于特定用戶，可通過系統(tǒng)動態(tài)擴(kuò)容，降低整體增容費(fèi)用；根據(jù)用戶實(shí)際能源構(gòu)成，靈活與光伏、風(fēng)能等可再生能源組成混合供電系統(tǒng)，提升系統(tǒng)可靠性。不間斷電源將在保障供電可靠性同時朝節(jié)能模式發(fā)展。工頻機(jī)UPS在能效上的局限已經(jīng)掣肘了行業(yè)向低碳綠色方向發(fā)展，隨著IGBT技術(shù)的突破，UPS行業(yè)在近十年來不斷從工頻UPS朝高頻UPS發(fā)展，解決了傳統(tǒng)工頻UPS體積大、效率低、維護(hù)難、可用性差等問題，發(fā)展至今可以說工頻UPS已基本退出市場。數(shù)據(jù)中心行業(yè)的綠色低碳發(fā)展要求推動UPS不斷提升能效，當(dāng)前UPS系統(tǒng)的最高效率點(diǎn)普遍達(dá)到96%，高性能UPS效率達(dá)到97%，相比于傳統(tǒng)UPS效率提S內(nèi)節(jié)省的電費(fèi)約35萬元，這些白白損耗的電能產(chǎn)生熱散發(fā)出來，還要額外消耗制冷系統(tǒng)的功率，因此高效UPS仍是未來的發(fā)展方向。3.制冷系統(tǒng)綠色設(shè)計整體方案是指在數(shù)據(jù)中心設(shè)計階段對數(shù)據(jù)中心主要架構(gòu)的選擇，在制冷系統(tǒng)方面，如風(fēng)冷DX空調(diào)系統(tǒng)、水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)、新型氟泵系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)等。整體制冷設(shè)計方案的選擇對數(shù)據(jù)中心的綠色設(shè)計有重要且不可替代的影響，是決定數(shù)據(jù)中心PUE下限的重要因素。在選擇整體設(shè)計方案時應(yīng)充分綜合考慮數(shù)據(jù)中心所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)、水資源供應(yīng)情況、數(shù)中心規(guī)模以及IT功率密度。1)整體設(shè)計方案風(fēng)冷DX空調(diào)系統(tǒng)主要是通過風(fēng)冷DX精密空調(diào)對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行制冷，其主要特點(diǎn)是設(shè)備構(gòu)成簡單、部署靈活，能夠滿足低功率的制冷需求。風(fēng)冷DX空調(diào)的蒸發(fā)器在數(shù)據(jù)中心機(jī)房室內(nèi)，為服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜提供冷量；冷凝器放置于0數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001室外，與環(huán)境空氣進(jìn)行換熱。冷凝器形式較為多樣化，可與采用一對一，也可采用集中布置方式。(2)水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)主要構(gòu)成包括水冷冷水機(jī)組、冷凍水泵、水冷型末端精密空調(diào)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、冷卻塔、板式換熱器，其主要特點(diǎn)是系統(tǒng)較為復(fù)雜、設(shè)備種類多、需要部署集中式冷站。水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)利用水冷冷水機(jī)組或者板式換熱器制取冷凍水，冷凍水通過末端水冷型精密空調(diào)給機(jī)房散熱。根據(jù)制取冷凍水方式的不同可分為三種工作模式：完全機(jī)械制冷、部分自然冷卻以及完全自然冷卻。完全機(jī)械制冷模式完全依靠冷水機(jī)組制取冷凍水，一般在夏季開啟。如果經(jīng)過板換后的冷凍水出水溫度不能低于供水溫度的要求，則需要打開機(jī)械壓縮制冷機(jī)進(jìn)一步給冷凍水降溫，相當(dāng)于利用了部分自然冷源，這就是部分自然冷卻模式，一般在春秋等過渡季時開啟。如果經(jīng)過板換后的冷凍水出水溫度達(dá)到供水溫度要求，則不需要完全打開機(jī)械壓縮制冷機(jī)給冷凍水降溫，全部利用室外自由冷源，這就是完全自然冷卻模式，一般在冬季低溫節(jié)開啟。(3)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻技術(shù)是利用水蒸發(fā)冷卻原理，采用直接蒸發(fā)或者間接蒸發(fā)的方式獲得冷風(fēng)的技術(shù)，可以分為直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)和間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)。直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)是(AHU)是指空氣與霧化的水直接接觸，由于水的蒸發(fā)，空氣和水的溫度都降低，而空氣的含濕量有所增加，將降溫后的冷空氣直接引入數(shù)據(jù)中心對服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜進(jìn)行冷卻。直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)具有風(fēng)量大、溫差小，冬季加濕效果好等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)也有一定的局限性，在露點(diǎn)較低的地區(qū)使用該技術(shù)會帶來不必要的除濕費(fèi)用，而且對室外空氣的直接引入也會導(dǎo)致室內(nèi)濕度分布不均勻以及細(xì)顆粒物和污染物帶入等問題，需采用過濾器對新風(fēng)進(jìn)行過濾，因此在使用該技術(shù)時，必須充分考慮當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量以及氣候條件等因素。直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)已經(jīng)在一些地區(qū)得到了應(yīng)用，并取得很好的效果。1數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001間接蒸發(fā)冷卻是指將直接蒸發(fā)冷卻得到的濕空氣或循環(huán)水的冷量通過非直接接觸式換熱器傳遞給待處理的空氣，實(shí)現(xiàn)空氣的等濕降溫。間接蒸發(fā)冷卻是通過各種類型換熱器來實(shí)現(xiàn)的，其主要類型有管束式、板式、熱管式等形式。間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)具有效率高、安全性好、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。(4)新型氟泵系統(tǒng)新型氟泵系統(tǒng)結(jié)合了間接蒸發(fā)、風(fēng)冷、氟泵、熱管(冷媒自身的相變功能)的各自優(yōu)勢，通過不同的送風(fēng)方式對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行制冷，其主要特點(diǎn)是設(shè)備構(gòu)成簡單，部署相對靈活，能夠滿足中高功率的制冷需求及中大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的需求。新型氟泵系統(tǒng)可以是戶外一體機(jī)、一拖一、一拖多等多種型式，在自然冷季節(jié)，可完全啟動重力熱管方式進(jìn)行制冷。(5)液冷系統(tǒng)現(xiàn)在的機(jī)架功率和單機(jī)架功率密度都在不斷增長，傳統(tǒng)的服務(wù)器風(fēng)冷散熱方案已經(jīng)不能滿足散熱需要，先進(jìn)的液冷技術(shù)開始在各個數(shù)據(jù)中心進(jìn)行廣泛應(yīng)用。用液冷技術(shù)可以將數(shù)據(jù)中心的空氣用液體進(jìn)行替代，在替代過程就可以將各個發(fā)熱器件運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量帶走等。目前液冷技術(shù)主要分為冷板式、浸沒式和噴淋式三種。其中，浸沒式和噴淋式液冷等為接觸式液冷，冷板式液冷為非接觸式液冷。冷板式液冷技術(shù)可以不直接接觸冷卻對象就將熱量帶走，該技術(shù)是通過高效熱傳導(dǎo)部件來對熱量進(jìn)行發(fā)散；浸沒式液冷技術(shù)屬于直接冷卻技術(shù)，該技術(shù)使用的冷卻液能夠隔絕元器件產(chǎn)生的電氣，通過和發(fā)熱器件進(jìn)行直接接觸就可以帶走熱量；噴淋式液冷技術(shù)通過改造IT設(shè)備，部署適量的噴淋器件，在設(shè)備運(yùn)行中，可以針對熱量過高的器件進(jìn)行冷卻。液冷技術(shù)具有制冷能效高、節(jié)約水資源和機(jī)房空間的優(yōu)勢，因此，有條件的數(shù)據(jù)中心開始應(yīng)用液冷技術(shù)進(jìn)行降溫。應(yīng)用液冷技術(shù)進(jìn)行降溫，不再需要配置風(fēng)扇、空調(diào)末端和冷凍機(jī)組，也不需要安裝架空地板和冷熱通道設(shè)施，和傳2數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001統(tǒng)的制冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)不需要占據(jù)很大的機(jī)房空間，可以將節(jié)省的機(jī)房空間用來布置更多的IT設(shè)備，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。此外，液冷技術(shù)突破了氣候條件和地域的限制，可以在全國任何地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，即使是華南、華東等溫度高的地區(qū)也可以應(yīng)用液冷技術(shù)進(jìn)行冷卻，最終促使數(shù)據(jù)中心的制冷電力消耗大幅度降低。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在運(yùn)行的過程中，產(chǎn)生大量的余熱，這些余熱有著易提取、熱源充足等特點(diǎn)，利用熱泵技術(shù)將數(shù)據(jù)中心余熱回收利用，在數(shù)據(jù)中心有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在我國北方地區(qū)，可有效幫助用戶降低用熱成本?，F(xiàn)階段我國IDC行業(yè)的節(jié)能重點(diǎn)主要集中在綠電的應(yīng)用、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排、IT系統(tǒng)的降耗等方面。伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和數(shù)量都呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。更大規(guī)模、更多數(shù)量的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，將有更多的設(shè)備，產(chǎn)生更多的余熱，這些余熱如果能被加以利用，可以加速數(shù)據(jù)中心“碳中和”?，F(xiàn)階段大多數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)冷降溫，相較于液冷數(shù)據(jù)中心，風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心余熱收集及運(yùn)輸難度較大，成本較高。液冷系統(tǒng)攜帶熱量介質(zhì)為冷卻液，流動性強(qiáng)、品味較高、方便運(yùn)輸，相對于風(fēng)冷系統(tǒng)，投資成本較低，利用率較高，更適合余熱回收利用。液冷系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)可選擇接入液冷系統(tǒng)一次冷卻循環(huán)系統(tǒng)或二次冷卻循環(huán)系統(tǒng)提取余熱，也可選擇與液冷系統(tǒng)串聯(lián)或并聯(lián)的運(yùn)行方案，對余熱可采取提質(zhì)利用或直接利用兩種類型，對余熱提質(zhì)利用的方式又包括熱泵系統(tǒng)、光熱系統(tǒng)、電輔助加熱、鍋爐輔助加熱等4。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時宜充分考慮綜合利用光熱、地?zé)岬惹鍧嵞茉矗约芭c周邊建筑、園區(qū)協(xié)同建立余熱回收利用體系的可行性。4開放數(shù)據(jù)中心委員會ODCC.《浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心熱回收白皮書》3數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001從各地區(qū)氣候差異和水資源供應(yīng)情況的角度，綠色設(shè)計需要從業(yè)務(wù)角度分析，業(yè)務(wù)種類會影響服務(wù)器的運(yùn)行溫度，從而影響設(shè)計方案，同時考慮同樣構(gòu)架在不同地區(qū)的適用性和PUE表現(xiàn)。風(fēng)冷DX空調(diào)設(shè)備構(gòu)成簡單、部署靈活，適用于對能效要求不高且規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心；水冷冷水機(jī)組設(shè)備種類多、系統(tǒng)較為復(fù)雜、運(yùn)維難度大，其根據(jù)季節(jié)變化調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行模式，可最大化利用自然冷源，適用于對能效要求較高且自然環(huán)境適宜的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心；蒸發(fā)冷卻機(jī)組尤其是直接蒸發(fā)冷卻機(jī)組適用于數(shù)據(jù)中心室外空氣潔凈度好、常年溫度較低的場景，能夠做到極致的節(jié)能效果，需具體到當(dāng)?shù)厣踔潦菆@區(qū)的空氣質(zhì)量分析，且其運(yùn)維難度較復(fù)雜；新型氟泵系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成簡單，部署相對靈活，集成了蒸發(fā)冷卻、主動熱管、風(fēng)冷等自然冷卻技術(shù)，適用于能效要求高的數(shù)據(jù)中心；液冷技術(shù)不僅能夠滿足數(shù)據(jù)中心高密度、低能耗的發(fā)展需求，還將驅(qū)動數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各種配置和部件進(jìn)行創(chuàng)新，其可支持約30kW高功率密度，而傳統(tǒng)機(jī)柜僅支持10kW左右，液冷技術(shù)對設(shè)備和冷卻液安全性要求極高，適用于能效要求高的數(shù)據(jù)中心。表2風(fēng)冷、水冷、蒸發(fā)冷卻、新型氟泵系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)對比類別調(diào)水冷冷水機(jī)組蒸發(fā)冷卻新型氟泵液冷能效較低較高高高高CLF0.25-0.5適用機(jī)柜功率中安全性安全性高需備份以提升安全性對氣候條件/空氣要求高安全性高對設(shè)備和冷卻液安全性要求極高運(yùn)維難度簡單復(fù)雜較復(fù)雜簡單簡單適用規(guī)模小大小/大小/大小/大2)局部優(yōu)化設(shè)計4數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001(1)氣流組織優(yōu)化設(shè)計氣流組織是數(shù)據(jù)中心冷卻的首要問題，如果規(guī)劃不好，數(shù)據(jù)中心在實(shí)際使用過程中會出現(xiàn)氣流組織不均勻、局部熱點(diǎn)等問題，從而影響機(jī)房的整體排熱效果，并帶來更多能源消耗。氣流組織優(yōu)化設(shè)計是對機(jī)房不通暢、不合理的氣流組織進(jìn)行規(guī)范、優(yōu)化，防止氣流回流、摻混、紊亂，確保機(jī)房內(nèi)的氣流有序、有組織地從服務(wù)器帶走熱量，提高空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的有效使用效果，從而降低機(jī)房空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，降低PUE。作為對數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備冷卻的最終環(huán)節(jié)，氣流組織的優(yōu)良決定了冷卻的效果和效率。經(jīng)過不斷的優(yōu)化和改良，氣流組織正從房間級逐步向行間級、機(jī)柜級、服務(wù)器級的方向推進(jìn)。目前數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)的送風(fēng)方式有側(cè)送側(cè)回、上送下回、上送上回、下送上回及頂送頂回等多種方式。經(jīng)研究表明：頂送頂回方式是最佳送回風(fēng)方式，下送風(fēng)方式比上送風(fēng)更有利于機(jī)房的氣流組織和提高送風(fēng)效率，根據(jù)傳統(tǒng)機(jī)房建設(shè)情況，數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)送風(fēng)大多采用地板下送風(fēng)方式，但隨著對服務(wù)器本身認(rèn)識的逐漸加深，其它氣流組織方式會不斷催生，既要滿足設(shè)備本身的需求，也要滿足人員參觀、操作維護(hù)等舒適性要求。氣流組織優(yōu)化的方式之一是冷熱通道隔離封閉，近年來大型的數(shù)據(jù)中心，尤其是中高密度的數(shù)據(jù)中心優(yōu)先熱通道封閉(如背板、列間、風(fēng)墻)，同時冷通道加裝隔離門(如列間)。在滿足機(jī)房溫度條件的情況下，氣流組織優(yōu)化后，通過合理提高機(jī)房內(nèi)的設(shè)定溫度，進(jìn)而提高制冷系統(tǒng)的送風(fēng)溫度，是減小制冷設(shè)備能耗的有效方法之一。研究表明，隨著蒸發(fā)溫度的提高，制冷機(jī)組性能增大，且蒸發(fā)溫度每提高(2)細(xì)化設(shè)計顆粒度細(xì)化設(shè)計的顆粒度，針對不同類型的機(jī)房采用不同的制冷方式，可進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心總體能效，如核心網(wǎng)絡(luò)包間可采用氟泵精密空調(diào)解決制冷效率問題等。加裝氟泵技術(shù)主要應(yīng)用在風(fēng)冷直膨式空調(diào)機(jī)組上，系統(tǒng)由氟泵、蒸發(fā)器、5數(shù)據(jù)中心綠色設(shè)計白皮書ODCC-2023-02001冷凝器以及管路閥門等組成，與原專用空調(diào)配套使用，組合成兩套不同的制冷循環(huán)模式：壓縮機(jī)制冷模式和氟泵制冷模式。在夏季或室外溫度較高的過渡季節(jié)，空調(diào)機(jī)組運(yùn)行在壓縮機(jī)制冷模式，制冷劑吸收機(jī)房的熱量蒸發(fā)，在壓縮機(jī)內(nèi)加壓后排入冷凝器冷凝液化，此時壓縮機(jī)開啟；在冬季或室外溫度較低的過渡季節(jié)，空調(diào)機(jī)組運(yùn)行在氟泵制冷模式，蒸發(fā)器中吸收機(jī)房熱量后的制冷劑，直接進(jìn)入風(fēng)冷冷凝器與室外冷源換熱，冷凝成液態(tài)后，在氟泵的作用下克服管道阻力回到蒸發(fā)器，此時壓縮機(jī)關(guān)停，從而達(dá)到節(jié)能效果。4.監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)字孿生技術(shù)，在設(shè)計階段對整個數(shù)據(jù)中心或局部區(qū)域的能耗進(jìn)行分析，同時反饋模擬運(yùn)行的PUE，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行優(yōu)化，達(dá)到極致最低PUE。近些年智能系統(tǒng)越來越被人們所重視，智能系統(tǒng)不能只是一系列規(guī)則或預(yù)設(shè)模型的綜合體；它至少應(yīng)具備一定的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力，能夠基于數(shù)據(jù)驅(qū)動進(jìn)行學(xué)習(xí)、能夠基于算法求解進(jìn)行優(yōu)化決策的智能體，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測、系統(tǒng)仿真、算法優(yōu)化等。負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的是為了讓后續(xù)運(yùn)行更加高效，它是面向未來負(fù)載工況的調(diào)節(jié)，而非基于當(dāng)前或過去負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)。對未來一段時間的負(fù)載進(jìn)行可靠預(yù)測，就成為運(yùn)行調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)前提。如果調(diào)控所面向的未來一段時間負(fù)載比較穩(wěn)定，則可以用當(dāng)前采集到的負(fù)荷作為估計值，用于進(jìn)行節(jié)能調(diào)控；如果未來一段時間負(fù)載存在較明顯波動，則需要基于一定的預(yù)測算法或策略進(jìn)行估計。通過負(fù)荷預(yù)測，可以為系統(tǒng)運(yùn)行策略推薦合適的時機(jī)，避免盲目進(jìn)行系統(tǒng)模式切換；通過負(fù)荷預(yù)測感知