新冠肺炎疫情的發(fā)生,讓在家自我隔離的中國老百姓真切地體會到了“新基建”對日常生活和工作的重要性。2020年3月,中共中央政治局常務(wù)委員會提出了“加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度”的要求。數(shù)據(jù)中心首次被明確納入到了新型基礎(chǔ)設(shè)施的概念中,受到了社會各界的高度重視。但數(shù)據(jù)中心作為新型基礎(chǔ)設(shè)施中的基礎(chǔ)設(shè)施,其建設(shè)一直被能耗過大等環(huán)境議題所困擾,秉持綠色化發(fā)展原則已經(jīng)成為了全社會的共識。因此,要想落實黨中央的要求,真正加快數(shù)據(jù)中心建設(shè)進(jìn)度,必須要明確未來數(shù)據(jù)中心如何實現(xiàn)綠色化發(fā)展的方向。
2 綠色數(shù)據(jù)中心的概念解析
要破解未來數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展的方向問題,首先要搞清楚綠色數(shù)據(jù)中心的概念,但綠色數(shù)據(jù)中心在當(dāng)前并沒有一個準(zhǔn)確的權(quán)威定義,只能通過了解綠色數(shù)據(jù)中心的評價指標(biāo)來理解這一概念。而國內(nèi)對綠色數(shù)據(jù)中心的評價方法很多,各有特點,各級政府和技術(shù)團體也一直在探索的進(jìn)程中。
在政策層面,2014年北京市率先出臺了地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1139-2014《數(shù)據(jù)中心能效分級》,之后一直在逐步推進(jìn)北京市的綠色數(shù)據(jù)中心評價工作;2015年,工業(yè)和信息化部、國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局三部門發(fā)布了《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點工作方案》,其主要評價指標(biāo)包括能效水平、碳排放、水資源、有害物控制、廢棄電器電子產(chǎn)品處置、管理體系等方面,對綠色數(shù)據(jù)中心要求使用綠色能源、實現(xiàn)綠色采購、保證綠色運營、確保綠色處置。
在技術(shù)層面,2014年開放數(shù)據(jù)中心委員會(ODCC)和國際綠色網(wǎng)格組織(TGGC)在國內(nèi)聯(lián)合開展了對數(shù)據(jù)中心的綠色等級評估,評估指標(biāo)涉及能源效率、節(jié)能技術(shù)和綠色管理3個維度;2015年,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《綠色數(shù)據(jù)中心建筑評價技術(shù)細(xì)則》,根據(jù)《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50378-2014),對數(shù)據(jù)中心開展綠色建筑評價給出了具體準(zhǔn)則;2018年,中國電子學(xué)會發(fā)布了團體標(biāo)準(zhǔn)T/CIE 049-2018《綠色數(shù)據(jù)中心評估準(zhǔn)則》;2019年,中國建筑學(xué)會發(fā)布了團體標(biāo)準(zhǔn)T/ASC05-2019《綠色數(shù)據(jù)中心評價標(biāo)準(zhǔn)》。
通過對以上各類政策和評價技術(shù)方法匯總分析,綠色數(shù)據(jù)中心的所有評價指標(biāo)都可以包含在表1的兩個維度中。
表1 綠色數(shù)據(jù)中心評價涉及要素表
從評價對象的維度看,包括建筑和布局、動力和環(huán)境設(shè)施、IT設(shè)備、管理4個層次。其中,在建筑和布局層面,需要從基建設(shè)計角度實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心,包括選址、機房建筑布局、建筑節(jié)能設(shè)計、維護結(jié)構(gòu)及其材料、機房規(guī)劃與布局等;在動力和環(huán)境設(shè)施層面,主要考慮的是供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及加濕和除塵設(shè)施的設(shè)計、運行和維護;在IT設(shè)備層面,主要考慮路由器、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器等IT設(shè)備的選型、網(wǎng)絡(luò)搭建以及使用中的節(jié)能優(yōu)化等;在管理層面,需要從管理角度來實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心,包括管理制度、工作人員、監(jiān)控系統(tǒng)等方面。
從評價領(lǐng)域的維度看,包括能效、可靠性、碳排放、水資源、土地資源、污染排放、資源回收利用7個方面。其中,能效強調(diào)的是提供單位存儲或計算能力消耗的能量;作為新型基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)品質(zhì)更多地體現(xiàn)在數(shù)據(jù)存儲和遠(yuǎn)程計算的可靠性(包括安全性),越可靠其提供的服務(wù)價值也就越高;碳排放關(guān)注的是溫室氣體排放造成的影響;水和土地資源消耗也是綠色數(shù)據(jù)中心的一個重要評判要素;污染排放主要指噪聲和電磁輻射等污染指標(biāo)的排放;資源回收利用則更多的是從其日常廢棄的各類設(shè)備、線纜、電池、水等資源的循環(huán)利用程度來評價其對環(huán)境的友好性。
由以上評價指標(biāo)不難看出,綠色數(shù)據(jù)中心應(yīng)該是:在保障服務(wù)安全可靠的前提下,從建筑、設(shè)備到管理各方面都能實現(xiàn)資源消耗和對環(huán)境影響最小化的數(shù)據(jù)中心。
3 數(shù)據(jù)中心發(fā)展情況
3.1 以往的政策
2013年,工業(yè)和信息化部與國家發(fā)展和改革委員會、國土資源部、國家電力監(jiān)管委員會、中國能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》),其中涉及了數(shù)據(jù)中心選址的建議,以及對數(shù)據(jù)中心用電的支持原則。文件不僅將數(shù)據(jù)中心按照機架規(guī)模分為超大型、大型、中小型3類,同時將數(shù)據(jù)中心的綠色化推進(jìn)策略實際上分為了新建和技術(shù)升級改造兩類。
根據(jù)《指導(dǎo)意見》,各地紛紛出臺了地方數(shù)據(jù)中心發(fā)展的規(guī)劃方案。除了個別氣候和能源條件較好的地區(qū)大力鼓勵數(shù)據(jù)中心建設(shè)以外,在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的東部和南部地區(qū),由于氣候溫暖、能源供應(yīng)緊張,大多在大型和超大型數(shù)據(jù)中心新建方面采取收緊政策,而更多的是在推動已有大型和超大型數(shù)據(jù)中心綠色化技術(shù)升級改造方面加大力度。對于中小型數(shù)據(jù)中心,由于數(shù)量眾多、管理分散、對國家政策不敏感等原因,實際上是放任發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
由于《指導(dǎo)意見》中對數(shù)據(jù)中心PUE值提出了要求,所以在各地實施的政策中,也都將新建和升級改造后的數(shù)據(jù)中心PUE作為了主要評價指標(biāo)。
3.2 取得的成果
由于各地方政府對《指導(dǎo)意見》積極貫徹落實,大量數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排技術(shù)雨后春筍般快速出現(xiàn),從高壓直流供電、照明控制到空調(diào)的新風(fēng)和熱管等一系列技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,讓大型和超大型數(shù)據(jù)中心在動力和環(huán)境設(shè)施方面的能效水平得到了顯著的提升。根據(jù)《北京市信息傳輸業(yè)固定資產(chǎn)投資和數(shù)據(jù)中心耗能調(diào)研》(2015年)報告[1],對北京市2013年典型數(shù)據(jù)中心的PUE調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,41.03%的數(shù)據(jù)中心PUE大于2.0,35.9%的數(shù)據(jù)中心PUE在1.8~2.0之間。根據(jù)2019年工業(yè)和信息化部在《全國數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引(2018)》中公布的數(shù)據(jù)[2]:2018年,全國超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.63,大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.54。2013年后投產(chǎn)的大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE低于1.50,最優(yōu)水平達(dá)到1.20左右。全國規(guī)劃在建數(shù)據(jù)中心平均設(shè)計PUE為1.50左右,超大型、大型數(shù)據(jù)中心平均設(shè)計PUE分別為1.41、1.48。
以氣候和能源為主的布局指導(dǎo)也起到了積極的推動效果,在貴州、內(nèi)蒙古等地區(qū)數(shù)據(jù)中心的新建項目產(chǎn)生了明顯的聚集效應(yīng),讓當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。根據(jù)2019年工業(yè)和信息化部在《全國數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引(2018)》中公布的結(jié)論:我國數(shù)據(jù)中心布局漸趨完善,新建數(shù)據(jù)中心,尤其是大型、超大型數(shù)據(jù)中心逐漸向西部以及北上廣深周邊城市轉(zhuǎn)移。內(nèi)蒙古、河北、貴州、寧夏等能源充足、氣候條件適宜地區(qū)的數(shù)據(jù)中心在用機架數(shù)全國占比超過30%。
由此可見,經(jīng)過各級政府、行業(yè)組織和相關(guān)企業(yè)多年的努力,在數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展方面已經(jīng)取得了顯著的成果。
3.3 當(dāng)前的問題
在取得成果的同時,以往的數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展指引政策也面臨著必須進(jìn)行調(diào)整的問題[3]。
根據(jù)對PUE的定義可知,數(shù)據(jù)中心總能耗除以IT設(shè)備的能耗比,其下降的極限是PUE=1,表明所有的能源都提供給了IT設(shè)備,其他配套設(shè)施的能源消耗為零。眾所周知,這種極限是不可能實現(xiàn)的,以現(xiàn)在的科技水平,PUE達(dá)到1.2~1.5已經(jīng)是實際氣候條件下能夠?qū)崿F(xiàn)的極限了。而隨著全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心整體布局的完成,除非中國的氣候和能源供應(yīng)分布發(fā)生重大變化,否則也沒有必要進(jìn)一步大規(guī)模調(diào)整布局了。
以上情況表明,以往政策對數(shù)據(jù)中心發(fā)展的引導(dǎo)方向已經(jīng)沒有了進(jìn)一步推動數(shù)據(jù)中心綠色化提升的空間。在作為新基建的數(shù)據(jù)中心仍要加快發(fā)展的大背景下,盡快找到新的綠色化發(fā)展政策推進(jìn)方向,是當(dāng)前亟待破解的難題。
4 未來發(fā)展建議
4.1 IT設(shè)備對數(shù)據(jù)中心整體能效提升作用顯著
從綠色數(shù)據(jù)中心的評價對象中可以看出,以往的綠色化發(fā)展重點是在建筑和布局、動力和環(huán)境設(shè)施兩部分,而評價對象中的IT設(shè)備則一直沒有被重點關(guān)注。但對于數(shù)據(jù)中心的整體能效而言,IT設(shè)備能效的提升,意味著在消耗同等能源的情況下,數(shù)據(jù)中心可提供的服務(wù)能力得到了最直接的提升。因此,推動IT設(shè)備的能效提升可以與以往政策取得同樣的效果,對數(shù)據(jù)中心的整體能效提升產(chǎn)生顯著的作用。
以往之所以沒有在IT設(shè)備能效方面出臺重大推動政策,是因為將政策的執(zhí)行對象局限在了商業(yè)數(shù)據(jù)中心運營單位。而這些運營單位提供的服務(wù)主要是在數(shù)據(jù)中心的動力和環(huán)境運行維護方面,對數(shù)據(jù)中心中客戶使用的IT設(shè)備選型采購沒有控制權(quán)。因此,要推動IT設(shè)備的能效提升,相關(guān)的政策執(zhí)行對象需要進(jìn)行調(diào)整,應(yīng)指向IT設(shè)備的制造商和使用方。可考慮的相關(guān)政策其實很多,如推動數(shù)據(jù)中心路由器、網(wǎng)關(guān)、交換機和服務(wù)器的綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)修訂;鼓勵相關(guān)產(chǎn)品的綠色認(rèn)證開展;對采用綠色節(jié)能產(chǎn)品更新升級的項目給予補貼;推動國家相關(guān)財政政策有利于加快IT設(shè)備更新?lián)Q代等。由于這些政策與數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和產(chǎn)權(quán)無關(guān),故對所有數(shù)據(jù)中心整體能效的提升都將發(fā)揮作用。如果這些政策能夠統(tǒng)一配套出臺,必將能對未來數(shù)據(jù)中心綠色化發(fā)展發(fā)揮巨大影響。
4.2 邊緣數(shù)據(jù)中心是未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要方向
邊緣計算是伴隨著云計算、霧計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、SDN、AI等技術(shù)而發(fā)展起來的新興技術(shù),近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G的發(fā)展迅速升溫,是即將爆發(fā)的萬億級產(chǎn)業(yè)。邊緣數(shù)據(jù)中心作為支撐邊緣技術(shù)發(fā)展和5G邊緣組網(wǎng)的載體,將成為未來數(shù)據(jù)的第一入口,是未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要方向。
邊緣數(shù)據(jù)中心在建設(shè)布局和機房規(guī)模上與以往的大型、超大型云數(shù)據(jù)中心有非常大的差別。首先,在建設(shè)布局上,邊緣數(shù)據(jù)中心為了實現(xiàn)其功能,空間距離上必須靠近服務(wù)對象,這就造成其不可能像大型數(shù)據(jù)中心一樣選擇氣候和能源條件適宜的地域集中建設(shè),而是要在人口密度較高、經(jīng)濟發(fā)展較發(fā)達(dá)的地區(qū)分布式建設(shè)。其次,其機房規(guī)模普遍偏小,見縫插針,以往對大型數(shù)據(jù)中心的動力和環(huán)境要求將不適用。如果將大型、超大型數(shù)據(jù)中心比作縱橫馳騁的高鐵網(wǎng)絡(luò),那么邊緣數(shù)據(jù)中心就是四通八達(dá)的社區(qū)小道。
根據(jù)邊緣數(shù)據(jù)中心的特點,在推動其綠色化發(fā)展方向上選擇的評價指標(biāo)有所不同,可以考慮:在建筑和布局、動力和環(huán)境設(shè)施方面?zhèn)戎赜趯煽啃院碗姎獍踩缘脑u價;在IT設(shè)備要求方面?zhèn)戎赜趯δ芎、信息安全和組網(wǎng)架構(gòu)特性的評價;在管理方面?zhèn)戎赜趯ψ詣踊O(jiān)控系統(tǒng)提出的要求。
4.3 中小型數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展方興未艾
中小型數(shù)據(jù)中心在以往的政策引導(dǎo)中一直處于空白地帶,其原因是多方面的。首先,從數(shù)據(jù)中心的運營方看,數(shù)據(jù)中心多為各企業(yè)和機構(gòu)的內(nèi)設(shè)部門運營,不對外提供服務(wù),導(dǎo)致外部政府無法掌握其規(guī)模和數(shù)量,內(nèi)部管理范圍交錯,難以界定運行邊際;其次,從數(shù)據(jù)中心作用看,大多數(shù)承載機構(gòu)和企業(yè)的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行,出于商業(yè)和保密等原因,在運營成本和綠色化發(fā)展方面考慮較少,各項引導(dǎo)政策對其吸引力不足;最后,從管理主體的數(shù)量和布局看,其管理主體數(shù)量眾多且分散,造成社會管理成本較高,政府無力對其全面嚴(yán)格管控。中小型數(shù)據(jù)中心雖然在管理上存在諸多的障礙,但其節(jié)能改造的潛力巨大,綠色化發(fā)展提升空間廣闊,是未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展必不可少的一環(huán)。
5 結(jié)束語
隨著各行各業(yè)對信息化技術(shù)的依賴程度越來越高,各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來越復(fù)雜,對承載其運行的數(shù)據(jù)中心維護技術(shù)水平要求不斷提高,企業(yè)內(nèi)部在相關(guān)專業(yè)人才隊伍建設(shè)和技術(shù)水平提升方面將逐步呈現(xiàn)難以滿足要求的局面,將部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)委托給外部商業(yè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行運行維護的情況會越來越多,這是社會化發(fā)展導(dǎo)致的不可逆轉(zhuǎn)的專業(yè)化分工大趨勢。政府如果能順勢出臺相應(yīng)的引導(dǎo)政策,必然會加速這種趨勢的形成。
考慮到未來數(shù)據(jù)中心專業(yè)化發(fā)展的大趨勢,建議針對當(dāng)前中小型數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展推進(jìn)總策略為:推動機構(gòu)和企業(yè)內(nèi)部運行的中小型數(shù)據(jù)中心向外部商業(yè)數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化,從而逐步納入政府管控范圍。推動向商業(yè)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化的政策可以重點考慮采取增加供給的方式,即將數(shù)據(jù)中心確定為房地產(chǎn)開發(fā)配套基礎(chǔ)設(shè)施,規(guī)劃更多的本地中小型商業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目,從而拉動企業(yè)和機構(gòu)采用外部購買替代內(nèi)部建設(shè)的方式,滿足其對本地數(shù)據(jù)中心的剛性需求。對于企業(yè)和機構(gòu)的內(nèi)部數(shù)據(jù)中心資源充裕,愿意對外開放的情況,可以出臺政策,鼓勵其通過簽約加盟的方式納入各類信息化網(wǎng)絡(luò),成為提供外部服務(wù)的邊緣數(shù)據(jù)中心,以便利用針對邊緣數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求推動其綠色化發(fā)展。
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作者簡介
蔣京鑫
中國信息通信研究院實驗室質(zhì)量管理部主任,中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會通信設(shè)備節(jié)能與綜合利用特設(shè)任務(wù)組(CCSA/ST2)組長、全國電工電子產(chǎn)品與系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(TC297)委員,長期從事檢測、認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)化和政府技術(shù)支撐等工作。
論文引用格式:
蔣京鑫。 數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展方向探討[J]. 信息通信技術(shù)與政策, 2020(6):17-20.
本文刊于《信息通信技術(shù)與政策》2020年第6期
主辦:中國信息通信研究院
《信息通信技術(shù)與政策》是工業(yè)和信息化部主管、中國信息通信研究院主辦的專業(yè)學(xué)術(shù)期刊。本刊定位于“信息通信技術(shù)前沿的風(fēng)向標(biāo),信息社會政策探究的思想庫”,聚焦信息通信領(lǐng)域技術(shù)趨勢、公共政策、 國家/產(chǎn)業(yè)/企業(yè)戰(zhàn)略,發(fā)布前沿研究成果、焦點問題分析、熱點政策解讀等,推動5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字經(jīng)濟、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展,引導(dǎo)國家技術(shù)戰(zhàn)略選擇與產(chǎn)業(yè)政策制定,搭建產(chǎn)、學(xué)、研、用的高端學(xué)術(shù)交流平臺。