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大咖对话:如何应对数据中心低碳可持续发展?

2021-12-27 09:55:00 今日头条

在数字经济蓬勃发展进程中,数据中心起着至关重要的支撑作用。数据显示,2020年,中国数字经济规模达到39.2万亿元,数据中心用全社会1%左右的用电量支撑了38.6%的国民生产总值。预计到2030年,中国数据中心用电量为1800亿度,将支撑超过50%的国民生产总值。“双碳”政策引领下,数据中心的可持续发展则日益成为大家关注的焦点。

日前,中国建筑设计研究院数据中心设计研究所所长、中国勘察设计协会电气分会青年专家组常务副主任及双高专家组委员郭利群、施耐德电气关键电源业务部首席技术顾问石葆春共聚施家课堂,就数据中心节能降碳具体措施、如何提高数据中心负载率、数据中心可持续发展方面路径、可再生能源对数据中心的意义与可行性、储能发展空间等多项议题进行了多方位探索与交流。

降低PUE仅仅是开始

谈到可持续发展,传统意义很容易联想到节能减排,进而映入脑海的便是PUE指标。在相当长时间里,PUE一直是数据中心产业的技术攻关方向。得益于数据中心能源效率的飞速提升,数据中心的平均PUE从十多年前的超过1.8,降低到如今的平均不到1.5,甚至有的已经低于1.2。

郭利群介绍:“当下,尽可能降低PUE依然是业界努力的方向,并且是数据中心规划设计过程中要重点考虑的因素,低PUE可以节省电费支出,为持续运营的盈利提供保障。由于地方政府对于数据中心的用电用水都有要求,因此,在数据中心设计时,需要因地制宜选择合适的制冷和供配电技术路线。”

以正在实施的某项目为例,当地节水办对用水指标控制非常严格,由于传统风冷冷水系统的PUE值不理想,所以需要通过采用间接蒸发冷技术将PUE降低到1.25以下。要充分实现自然冷却,除了提高供给水温度之外,还要充分利用风向,让更大的自然风吹到设备上。比如,布置了间接蒸发冷却机组的数据中心楼,宜利用全年主导风向特点,多栋数据机房楼竖向布置,以楼的短边迎风,形成迎风进风通道,提高楼两侧布置机组的长边吸风换热效率;办公区则可以横向布置,形成挡风屏障,提供内院环境舒适度。

“如果要进一步降低PUE,还必须要在供配电系统方面做出更多努力。”石葆春介绍,在这方面,由施耐德电气提供的Galaxy系列UPS,除了传统的双变换模式,还支持全新的ECOnversion(E变换)工作模式。

施耐德电气独有的E变换模式具有高可用性、高效率、高性能指标参数等多重优势。在E变换模式下,运行时的逆变器保持与旁路电源并联连接,并共同为负载提供电流。负载需要的谐波电流(无功功率)由逆变器提供,静态旁路向负载提供基波电流(有功功率),而输出的电压由旁路市电电压决定。逆变器可以对谐波电流进行补偿校对,使得UPS输入端的谐波电流小于3%,输入功率因数为0.99。当市电供电发生故障时,逆变器将立即提供负载所需的所有电流,从而消除在切换E变换模式过程中的断电或压降,等特点。没有切换动作,也可以说其切换时间达到0ms,输出提供IEC62040-3 Class 1供电质量;E变换仅进行较少的能量变换,功率器件温升低,疲劳老化程度低,产品寿命长达15年;99%高效率带来低TCO,1000kW负载10年节省350万度电。

面向未来的可持续发展

降低PUE意味着可以节省数据中心的用电量,同时也带来了碳排放量的下降。如果按1,000个功率密度6kW的机柜,平均PUE1.3计算,则全年耗电量为6,833万度,折合碳排放交易额303万元。在业界持续为降低PUE而进行探索的同时,有必要认识到,要实现整个社会的可持续发展,仅仅降低数据中心的PUE是远远不够的,而且进一步下降空间也已经很小了。

石葆春表示,作为关键能源效率指标,持续提升的PUE可看作是数据中心行业可持续发展的第一步。施耐德电气认为,广义的可持续发展需要从环境、社会和治理(ESG)三个方面综合考量,关注能源使用、温室气体排放、用水、废弃物、土地与生物多样性等多个要素。在《中国数据中心可持续发展》洞察报告中,施耐德电气明确提出了构建可持续发展数据中心的关键要素、衡量指标和实践路径。特别需要指出的是,数据中心最终实现净零碳是一个渐进的旅程,应该分阶段来完成。每个数据中心企业需要根据自身所处的阶段,来确定战略目标,制定实施规划。

其中,利用可再生能源是实现数据中心乃至整个社会可持续发展的关键步骤。如今,风力发电、光伏发电等新能源发电越来越受到重视,在电网中所占的比重也在逐步提高。不过,可再生能源发电仍然具有一定局限性。郭利群介绍,光伏每年有效的发电时间在1,500小时到1,900小时,即使在内蒙古草原,每天最长的有效发电时间也只有4.5小时。要解决这个问题,一方面需要电网自身的高度自动化可调节,另一方面则需要与储能系统相配合。

对于数据中心而言,用户侧储能系统与UPS相结合,实现用户侧的“UPS+锂电池”储能系统部署,降低储能系统建设成本。可以利用峰谷电价差,帮助企业大幅降低用电成本,实现节碳目标。在这一方面,施耐德电气Galaxy V系列旗舰UPS,在研发初期就前瞻性地融合了储能技术,可以充分满足储能系统的应用。在数据中心场景、充电站场景、制造业场景,施耐德电气的储能系统都得到广泛应用。引入储能系统之后,数据中心可以部分取消柴油发电机,配合施耐德电气新型的Galaxy V系列E变换UPS设备,简化数据中心架构,提高电能利用率,降低运行成本。在实现增容扛峰功能、峰谷电价调节功能的同时,提高数据中心的供电质量。

在这一新的数据中心架构之下,UPS也得到了重新定义,不仅是提供不间断供电,还实现了储能应用和电能质量治理。UPS成为数字化的能量调整、储存、分配及管理系统,可根据电网、负载、储能、时段,智能化地进行电能质量治理、能量管理及调配,大幅提升能源使用效率。

在业界对数据中心可持续发展之“道”拥有高度共识的当下,施耐德电气作为数据中心行业专家,将基于丰富的实践经验和行业洞察、领先的数字化技术、强大的生态圈伙伴,通过科技赋能,为数据中心的可持续发展、为数字能源领域的产业升级与创新贡献更大力量。

查看完整《中国数据中心可持续发展》洞察报告,请点击:

https://go.schneider-electric.cn/China_SPC_CN_202110_Data-Center-Whitepaper_MFLP.html?source=Content&sDetail=WP-Data-Center-SE.cn_CN




责任编辑: 江晓蓓

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