随着我国“双碳”目标的提出，数据中心的节能降耗成为社会关注的焦点。过去几年，数据中心如雨后春笋般涌现，由大型服务器串联组成的计算系统支撑着海量数据的处理和计算。数据中心机架数量从2016年的124万个增长到2019年的227万个，四年增长83.1%。这些数据中心耗电量巨大，功率密度高达30-50kW，有的甚至升级到100kW机柜，是名副其实的“电老虎”。然而，在“碳中和”时代的命题下，数据中心必须朝着节能减排、降本增效的方向发展。无论是国家发改委等四部门下发的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，还是工信部下发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》，都对加强绿色数据中心建设、提高效率提出了要求。节能降耗水平，强调绿色技术产品的应用，提高能效和清洁度利用水平，优化数据中心绿色管理能力路径。那么，如何实现绿色数据中心呢？01AI提高能源利用率的模板PUE（PowerUsageEffectiveness），即电源使用效率，是衡量数据中心运营管理水平的关键指标。它也是绿色、节能、环保的代名词。根据国际正常运行时间协会2014年数据中心调查，全球大型数据中心PUE的合理值在1.6-2.0之间，平均PUE为1.7。同期国内数据中心PUE为2.5-3.0，IDC行业整体处于粗放式发展阶段。在传统的大型数据中心机房中，IT设备仅占耗电量的46%，而40%以上用于水泵、冷却器、冷却塔等大型工业制冷设备。为了保持机房内的温度恒定，数据中心通常将进风温度控制在20-25度。从计算公式【PUE=数据中心总功耗/IT设备功耗】不难看出，制冷环节是数据中心能耗飙升的罪魁祸首，也是数据中心能耗暴涨的元凶。PUE高的原因。如今，行业级AI智能解决方案正在通过提高能效来推动数据中心的建设和升级。作为数据中心节能领域的领先者——谷歌，基于AI为数据中心节能降耗，已成为IDC行业用智能技术“武装”自己的学习典范。2016年，谷歌为15个已经非常节能的数据中心节省了40%以上的制冷能耗，约占数据中心总电力成本的15%，PUE降至1.12。在这个过程中，基于通用智能框架的AI派上了用场，由谷歌的数据中心部门和Deepmind运营，他们认为神经网络的使用可以提高谷歌数据中心的效率。在12个月的开发阶段，AI预测PUE的准确率优化到99.6%。为了让模型准确预测数据中心的效率，算法从数千个传感器中提取数据中心冷却系统的快照，并将其输入深度神经网络；然后根据不同的组合预测潜在行为对能耗的影响，帮助谷歌决定何时清洁热交换器，从而提高设备的冷却性能。谷歌的每个数据中心都有自己的电力和冷却设施，并且位于不同的气候带。虽然季节性天气变化也会影响PUE，但谷歌已设法将全球所有谷歌数据中心的PUE保持在较低水平，即使在炎热潮湿的亚特兰大夏季也是如此。2018年前后，谷歌完成了这套AI系统的升级，可以直接控制数据中心的冷却系统，无需人为干预，并且可以得到数据中心运营专家的有效监控。同时，这套基于云端的AI控制系统已经应用于多个谷歌数据中心，节省了大量能源。02中国绿色数据中心AI探索根据工信部要求，2022年新建大型、超大型数据中心PUE必须在1.4以下。如何利用新技术、新架构降低能耗，实现数据中心的绿色发展，成为IDC行业关注的热点。如今，中国各大互联网和IDC巨头纷纷开启AI探索，推动中国数据中心的建设和升级。以华为乌兰察布云数据中心为例，采用间接蒸发冷却方案和iCooling能效优化技术，年均PUE降至1.15。与传统冷冻水解决方案相比，该数据中心每年可节省超过1600万度电，减少二氧化碳排放量约8140吨。贵安华为云数据中心在2021年9月投入使用时，公布的PUE为1.12，这意味着大部分电力资源都用在了数据中心，与数据中心的能耗基本持平。谷歌数据中心。其中，人工智能和大数据分析技术发挥了削峰填谷的作用。服务器可根据业务功率变化实时调整制冷功率，提高能效和运维效率。在满负荷运行的情况下，理论上每年可节电10.1亿千瓦时，减少碳排放81万吨。同样引入AI技术的还有百度阳泉数据中心。其深度学习模型根据室外天气湿度、温度和负荷自主判断和切换制冷模式、预冷模式和节能模式三种冷水机运行模式。此外，阳泉数据中心的AI智能预警功能，可以根据负载预测设备的运行状态，进而给出维护策略。单个数据中心年均PUE最高可降至1.08，明显优于全球平均水平1.59。在绿色数据中心方面，阿里云融合低碳选址、清洁能源、液冷技术等AI应用，加速绿色节能技术创新和迭代升级，实现“更少、更好、绿色”。用电。”在本届冬奥会上，阿里提供的奥运云数据中心大量使用了风能、太阳能等清洁能源，并采用AI技术，使奥运数据中心的能耗较去年降低了70%。传统数据中心，PUE能消耗比达到1.09，每年可节煤8万吨。2020年9月至2021年8月，万国数据北京6号数据中心平均PUE值为1.25，仅运营一年多，年均应用风电超过1000万千瓦，年均负荷已达没有达到更理想的状态。届时，预计2021年全年碳减排量将超过2200吨，在PUE值、减排量、可再生能源利用等方面均处于行业领先水平。针对IT、制冷、供配电等主要耗能设备，万国数据大量采用主流绿色节能技术，包括在BA系统中嵌入AI，每年可节电约17万度。维维升级版水处理智能化改造方案，每年可降低耗电量约2%。03结语可见，AI技术在数据中心节能减排过程中已经开始发挥作用，正在引爆更多可能性。AI技术还可以在数据中心实现更多的应用，比如：运维、故障诊断、预警等，让数据中心实现全方位的智能化运营。不可否认，智能化基地正在为IDC行业从追赶到超越带来更多信心。
