专家解读 | 数据中心,从“电老虎”走向“数字经济发动机”
很多人都稱數據中心為“電老虎”,談到數據中心的能耗都“談虎色變”。數據中心的真實耗電量究竟是什么水平呢?可根據幾組數據來探究:
總量角度。從微觀上看,一個超大型數據中心(以功率密度2.5kW為標準機架,機架規模10000以上的數據中心)每年的耗電量為億度級別;從宏觀上看,全世界數據中心的年耗電規模已超過2000億度。
邊際角度。如果沒有集中的數據中心,那么“數據中心”是一臺臺離散分布的“計算機”,將這些離散的“計算機”的總用電量加和將是一個龐大的數目,而數據中心將這些分散的“計算機”集中在一起,一定程度上實現了耗電量的最小化,這是一個社會整體的最優解。而現實觀念里,對于耗電普遍存在只講“總數”不講“邊際”的情況,會因為數據中心耗電的“總數”看似龐大,而給數據中心扣上“電老虎”的帽子。其實從“邊際”角度來看,數據中心的能耗呈下降趨勢。相關研究表明,從單個計算實例來看,全球數據中心的能耗強度自2010年以來每年下降20%,能源效率顯著提升。一方面得益于積極的政策管理,在全球各地區政策的引導下,數據中心通過不斷整合與改造,逐漸從較小的傳統數據中心向超大規模數據中心轉變,再加上制冷和供配電等基礎設施技術不斷改進,有效降低了數據中心PUE值;另一方面得益于全球服務器效率以及虛擬化程度的提高,單個計算實例耗電量大幅下降,促進數據中心總體能效水平提高。
相比于數據中心的耗電量,數據中心對經濟的撬動作用更大,所以我們不能單純從電力資源消耗的“成本最小化”角度來強行限制數據中心,更應該從帶動經濟發展的“效益最大化”的角度來綜合判斷,不能“唯耗電論”而直接給數據中心扣上“電老虎”的帽子。
數據中心作為5G、人工智能、云計算等新一代信息通信技術的重要載體,已經成為數字經濟時代的底座,具有空前重要的戰略地位,堪稱“數字經濟發動機”。“新基建”助推我國數字經濟發展,數據中心在國家經濟體系中的重要性大幅提升。“新基建”與過去的“鐵公機”傳統基建相比,既是技術密集型的新興產業,又是支撐經濟社會數字化、網絡化、智能化發展的基礎設施,是我國數字經濟發展的引擎。特別是隨著5G、工業互聯網發展,互聯網與傳統產業進一步融合,將從支撐消費逐步轉向支撐產業發展和社會數字化治理,成為我國整個經濟社會發展的數字基礎設施。數據中心作為“新型基礎設施”中的“基礎設施”,其產生和帶動的間接經濟效益也將持續增加。以互聯網行業數據中心為例,每消耗一度電可帶動超過三十元的行業收入,為鋼鐵行業近兩倍。未來傳統產業的轉型更加離不開數據中心,產業數字化也將帶動數據中心更強的經濟效益,所以數據中心的重要性不言而喻。
同時,近幾年綠色發展成為數據中心的關鍵主題,從政策到應用開展了大量探索與實踐,數據中心正在通過努力摘掉自己高能耗的帽子。2013年四部委印發《關于數據中心建設布局的指導意見》、2019年三部委印發《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》、2020年四部委《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》、2021年四部委《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》等政策引導數據中心合理建設布局以及綠色化發展,多個省市陸續出臺一系列文件規范數據中心的建設和能效。我國數據中心的能效水平總體在提升,2013年以前,全國超大型數據中心的平均PUE超過1.7,當前,全國超大型數據中心平均PUE為1.46,實現大幅度提升。
當前,減少碳排放,實現碳中和已經成為國家發展的重點方向。為達成國家“3060”碳目標,數據中心應逐步向“低碳數據中心”轉變。首先,低碳數據中心的內涵更加豐富,除了降低數據中心PUE值,也會考慮數據中心的算力算效,更重要的是會逐步用可再生能源(如風能、太陽能、水能、地熱能)取代化石燃料發電等;其次,低碳數據中心是一個中長期的發展過程,不能一蹴而就,需要全面的技術性和經濟性規劃和評估,支持以科學為基礎,制訂具體實施策略的行動計劃開展。最后,在政策和市場上,都應該為低碳數據中心的建設保駕護航,可以通過大力建設應用可再生能源、積極采購可再生能源、創新研發節能減碳技術、推動使用碳中和金融工具等方式大力推進,從而為我國實現“碳中和”的目標提供助力。
數據中心作為數據的中心、計算的中心、網絡的中心,支撐新一代信息技術加速創新,支撐數網協同發展,推動網絡強國建設,同時,數據中心作為互聯網和各行業數字化的技術實體,應用于生產生活的多個環節,支撐數字經濟快速發展。我們需要從更加全面的角度看待數據中心的作用,同時數據中心也將通過不斷綠色低碳的優化向“碳中和”方向邁進,真正實現從“電老虎”走向“數字經濟發動機”的轉變。(作者:李潔 吳美希 中國信息通信研究院云計算與大數據研究所)
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總結
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