节能减碳，PUE不是一切，改造的关键缺一不可；首先，它是一个主要的碳排放国。统计数据显示，2021年我国数据中心用电量2166亿千瓦时，占全国用电量的2.6%，碳排放量将达到1.22亿吨。如果不采取措施，随着产业规模的不断扩大，数据中心的碳排放量将迅速攀升，最终影响生产和生活。持续发展。在众多减碳措施中，节能减电最受关注。减碳一定是大大节能。数据中心在建设和运营过程中会产生碳排放。两者相比，能源使用产生的碳排放大部分是在运行过程中产生的，这也是本文的主要内容。以1000个机柜、单机柜2.5千瓦时的数据中心为例，其年运行耗电量可达2190万千瓦时，数据中心运行周期长达20-30年。它具有不间断运行的特点，需要长时间连续用电，大部分电力由电网提供。目前，火电（高排放化石能源发电）在能源结构中仍占据重要地位，也成为数据中心碳排放的主要来源。因此，减少碳排放实际上是一个逐步减少和抵消火电的过程。从这个角度来看，目前的相关措施可以分为三个层面：在能源使用方面，通过各种节能手段，降低各个环节的用电量，实现各个阶段的能效提升；能源供应方面，提高新能源利用比重，通过配置分布式新能源发电设备和绿色电力直供，优化自身用能结构，增加新能源发电量，降低火电比重用法;在抵消方面，通过购买绿色电力、绿色证书等市场行为进行碳消耗。接受。要实现低碳，甚至零碳，这三个方面缺一不可。尤其是能源利用措施对于碳减排来说必不可少，甚至是现阶段最重要的一环。究其原因，与改变能源供应结构和市场化碳抵消相比，大幅降低能源消耗是在较短时间内快速、有效、直观、显着地减少碳排放。在技??术和市场方面，已经具备进一步发展的条件和潜力。同时，数据中心作为能源消耗的主体，在该领域的实践和发展更加积极主动，相关节能技术和相关解决方案更具创新性和活力，能够取得良好的实践效果。是推动整个行业实现有效减碳的必要举措。与PUE密切相关，降低制冷、供配电能耗成为重点。数据中心的能耗部分为IT设备、制冷系统、供配电系统、照明等。其中，降低制冷、供配电系统的能源和电力消耗成为主要关注点。这主要是因为两者都与PUE有关。PUE作为衡量数据中心能效水平的重要指标，成为近几年业界最耳熟能详的热词。多项国家和地方政策出台，不断降低PUE值。2017年，《“十三五”节能减排综合工作方案》提出新建大型云计算数据中心PUE值应低于1.5；2019年，《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》提出既大型、超大型数据中心的PUE值不应高于1.8；2021年，《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》提出到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降至1.3以下，严寒和寒冷地区PUE降至1.25以下；2021年底2022年初，国家发改委等部门在《东算西算》复函中提出，东部地区数据中心集群平均PUE小于1.25，即在西部小于1.2。可以说，低PUE也成为了数据中心建设、改造和运营的必要条件。PUE是数据中心的总功耗与数据中心IT设备功耗的比值。要想降低PUE，就要尽可能把所有的电力都用在IT设备上，同时降低其他部分的功耗。在能源使用方面的节能减电措施恰恰符合这一特点。制冷是除IT设备外最大的能源消耗。以PUE为1.5的数据中心为例，其IT设备消耗约67%的能源，制冷系统约占27%，供配电系统约占5%，照明等约1%。降低其能耗是降低PUE的主要途径，在能耗方面也是降低电能消耗的重要一环。通过优化原有的冷却方式，提高自然冷源的利用率，引入先进技术，数据中心可以有效地提高性能并降低功耗。例如，讨论最多的液体冷却具有比空气高得多的比热容。单位体积的热容量为风冷效率的1000倍以上，传热效率更高。系统功耗比风冷系统降低约30%-50%。目前有喷淋式、冷板式、浸渍式三种，正在逐步应用。在数据中心。此外，数据中心对间接蒸发冷却和全变频氟泵技术的探索和应用，也有效降低了数据中心制冷的功耗，提高了制冷效率。同时，要达到理论上的降温效果，还有很多方面需要进一步优化，比如完善的市场体系、成熟的服务体系、更低的成本、更突出的安全保障等。制冷的发展还有很长的路要走。在第三大能耗部分——供配电系统方面，数据中心也取得了长足的进步，比如高压直流供电系统的应用。与传统UPS相比，系统效率高，系统扩容方便，系统稳定。高可靠性和高可维护性，可有效提高供电效率，达到良好的节能效果。在使用高压直流电时，综合考虑成本和可靠性，新建数据中心通常采用市电+高压直流双路供电。供电可靠，在每个机架内提供AC/DC双向供电，不需要在市电线路上进行电源转换，可以最大限度地提高系统效率。通过各种节能降耗措施，数据中心除IT设备以外的部分能耗有所降低，PUE呈持续下降趋势。据统计，与2017年相比，2019年我国在用超大型数据中心平均PUE值下降0.17。避开PUE理论，降低IT设备功耗是PUE重要性的必要组成部分，但如果只采用PUE理论，可能对降低数据中心功耗起到反作用。这主要是因为PUE的片面性，比如水冷的应用，可以为机房提??供冗余的应急降温。在谷地利用电制冷，可以有效节约电能，涉及太阳能、水能等清洁能源的利用，可以提高清洁能源的消耗，如果在高峰期释放冷能用电为环境和设备降温，还可以起到削峰填谷的作用。但是在PUE方面，如果用水来降温，功耗会增加，可能会造成PUE的增加。这种情况也可能出现在IT设备的节能方面。如果通过虚拟化技术提高IT设备的效率，虽然IT设备的总能耗降低了，但是IT设备的能耗也降低了，导致PUE增加。然而，IT设备是数据中心运行过程中最大的用电来源。因此，数据中心要想进一步节能，减少碳排放，提高计算能力和计算效率，IT设备的节能是绕不开的。.因此，要降低IT设备的功耗，不能单从PUE来判断，还是要综合衡量PUE。在推动IT设备节能降耗的过程中，应设定一定的标准，将相关因素作为变量减去，得到衡量显着性的数值。那么，数据中心在IT设备节能方面有哪些解决方案或探索呢？在芯片方面，更适用于数据中心等大规模算力场景的DPU的诞生，是一种以数据为中心结构的专用处理器，采用软件定义的技术路线，支持资源虚拟化，基础设施层的存储和安全性。、计算等一系列功能。在核心能力方面，DPU需要在更低延迟和更高吞吐量方面有所突破。经测试，使用NVIDIAConnectX智能网卡（带DPU功能的网卡）处理网络任务，满载网络运行的服务器CPU功耗从190瓦降至145瓦，降幅达24%。依靠DPU，大型数据中心可以在三年内减少近200万美元的电力成本。在存储设备方面，数据中心的基本核心功能是数据存储，但存储消耗的能源非常巨大。数据显示，数据存储系统约占数据中心能耗的35%。针对于此，数据中心为了提高存储容量，降低能耗，对存储设备进行了升级优化，其中代表产品是闪存。数据显示，闪存硬盘比机械硬盘节能65%以上。全闪存数据中心也已上线，在节能减碳方面表现突出。例如，兴业银行采用先进的闪存器件替代全闪存，存储系统实现节能60%以上。在节能IT设备方面，高转换效率电源模块、服务器风扇节能控制、整机柜电源、液冷服务器成为研究方向。数据中心的发展趋势；软件系统，采用智能技术，通过架构和算法的优化，实时移动工作负载，最大限度地利用有源设备，将不需要的设备置于深度空闲/低功耗状态，提高使用效率，降低电力需求。此外，优化应用和系统架构，如减少不必要的冗余和备份，提高程序运行效率，也是促进IT设备节能的有效途径。从实用的角度来看，上述方法大多还处于比较早期的阶段，包括芯片的开发应用、智能软件系统的创新等，但其在节能降耗方面的成效已经开始显现出现。同时，随着PUE的进一步发展，其他设备的能耗大大降低，IT设备的节能更有意义，将成为数据中心提高能效的重要途径。数据中心节能降耗是促进碳减排的有效途径，也是提升算力和效率的直接途径。在实际推广过程中，涉及液冷、芯片、存储等多个行业。是一个基于数据中心的需求，是一方需要多方协调的系统工程。同时，它也有其自身的复杂性。应更全面地判断相关措施的效果。不能只用当前的PUE来衡量。需要建立更加完善的能耗评价体系。同时，不仅是运营，数据中心的建设也应如此，其中，采用预制模块化等更加节能的建设方式，也是数据中心节能降耗的重要举措。
