搜索一次網(wǎng)頁的能耗，能燒開幾壺水?
在回答這個問題之前，我們先來看看完成一次網(wǎng)頁搜索需要幾步。在搜索引擎上輸入關鍵詞，這個動作首先會在當前的設備上同時調(diào)動物理(硬件)結構和虛擬(軟件)結構，然后，查詢的請求會通過傳輸數(shù)據(jù)的多個網(wǎng)絡，以及處理搜索請求的位于數(shù)據(jù)中心的服務器。再之后，又是調(diào)取查詢數(shù)據(jù)的過程，最后再通過網(wǎng)絡傳輸，把搜索結果的數(shù)據(jù)返回到終端的界面上。
“搜索”這個動作，如今幾乎每天都如影隨形，誰又會去想這一次的搜索動作的耗能能燒開幾壺水呢?
在2014年的時候，還真有兩位“無聊”人士研究了在這之前10年關于互聯(lián)網(wǎng)能耗的文章，葡萄牙里斯本技術大學的弗拉德·科羅阿默(Vlad Coroam?)和瑞士蘇黎世大學的洛倫茨·希爾蒂(Lorenz Hilty)綜合研究后發(fā)現(xiàn)，不同結果間的差異竟然可以達到4個數(shù)量級。他們認為，測量的準確性、模型中使用的近似值，以及研究的范圍都是造成這種巨大差異的原因。也就是說，其實我們很難確定使用一次搜索引擎的能耗，到底相當于電熱水壺工作10分鐘還是3小時的能耗。
然而，事情就這樣無解了嗎?
《巴黎協(xié)定》的最大貢獻在于明確了全球共同追求的“硬指標”——全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)，升溫控制在1.5攝氏度之內(nèi)。按照協(xié)定要求，各方將加強對氣候變化威脅的應對。
2020年9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，中國正式對外宣布“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。也就是我們現(xiàn)在常說的“雙碳”目標。
這意味著，中國經(jīng)濟將全面向低碳化發(fā)展轉型。從“看不見”的二氧化碳到“看得見”的碳排放競爭力，企業(yè)向低碳轉型勢在必行。
每一次搜索，每一筆網(wǎng)購訂單，每一次朋友圈點贊，每一條視頻號評論，都需要調(diào)用數(shù)據(jù)，更需要數(shù)據(jù)中心的支撐。數(shù)據(jù)中心有大量的服務器，同時，需要配套冷卻系統(tǒng)和其他的冗余系統(tǒng)來保證業(yè)務連續(xù)性?？梢哉f，數(shù)據(jù)中心是只要有業(yè)務，就一直在消耗電能?！?021 年中國數(shù)據(jù)中心市場報告》(以下簡稱“《報告》”)顯示，2020年，中國全社會用電量75110億度，全國數(shù)據(jù)中心用電量870億度，數(shù)據(jù)中心的用電量占全社會用電量的1.16%。
而且這一趨勢有增無減。大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術背后是巨大的數(shù)據(jù)支持，規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心的承載?！秷蟾妗凤@示，2021年全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃新增機柜總數(shù)約99.15萬架;2021年全國累計數(shù)據(jù)中心存量機柜總數(shù)預計將會達到約415.06萬架。
2020年，中國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達到39.2萬億元，占GDP的38.6%，數(shù)據(jù)中心用全社會1%左右的用電量支撐了38.6%的國民生產(chǎn)總值。
當下中國的電力構成中，石化類能源仍然是主要來源。一邊是數(shù)字化的需求越來越旺盛，一邊是數(shù)據(jù)中心面臨的節(jié)能減排要求。
繼2020年8月發(fā)布《國家發(fā)展改革委 國家能源局關于開展“風光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”的指導意見(征求意見稿)》后，今年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局又聯(lián)合發(fā)布了《國家發(fā)展改革委 國家能源局關于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》。
對此，維諦技術(Vertiv，NYSE：VRT)中國區(qū)工業(yè)及商業(yè)解決方案部總監(jiān)黃坤振表示：“這樣的一系列文件出臺，表明我們的儲能系統(tǒng)要從原來集中在源側、發(fā)電側、電網(wǎng)側向用戶側轉移。現(xiàn)在一些園區(qū)，包括數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始嘗試儲能新思路。”
維諦技術(Vertiv)中國區(qū)工業(yè)及商業(yè)解決方案部總監(jiān)黃坤振
他表示，由于風、光伏等可再生能源的接入無法提供穩(wěn)定持續(xù)供電，也要求數(shù)據(jù)中心有必要建設新型儲能系統(tǒng)。
降碳是一場沒有硝煙的“戰(zhàn)斗”。
數(shù)據(jù)中心的服務器和配套系統(tǒng)的使用狀態(tài)一直是處于動態(tài)的變化中，就像開篇所說，我們無法計算使用一次搜索引擎的耗能，但我們可以詳細分析出數(shù)據(jù)中心每個獨立模塊的能耗，并找到盡可能降低能耗的方法。
在數(shù)據(jù)中心適當配置儲能系統(tǒng)中，儲能系統(tǒng)與UPS系統(tǒng)的結合后，不僅可以通過電力儲能對數(shù)據(jù)中心進行節(jié)能管理，而且儲能設備還可以利用峰谷電價完成電力負荷管理，為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。
在數(shù)據(jù)中心，UPS雙母線系統(tǒng)幾乎是數(shù)據(jù)中心標配的供電系統(tǒng)解決方案，但是系統(tǒng)的容錯也導致了系統(tǒng)的利用率的不足。“UPS雙母線系統(tǒng)每臺帶載率不超過50%，15分鐘的電池后備時間又長期閑置。”黃坤振說。而數(shù)據(jù)中心UPS儲能應用方案，可以在IT負載UPS雙母線供電場景下，實現(xiàn)UPS整流器50%功率經(jīng)逆變器為負載供電，同時，UPS整流器50%冗余功率經(jīng)充電器為鋰電池組快速充電，“建議儲能時間2小時，充電功率0.5C。”
相對于傳統(tǒng)儲能方案，投資節(jié)省20%。黃坤振以北京地區(qū)儲能運行模型算了一筆賬：每天系統(tǒng)采用兩充兩放運行模式，峰谷差價獲利，5到8年回收成本。“如果能參與需求側響應，則回收周期更短。”
幾乎所有數(shù)據(jù)中心的備電系統(tǒng)里都少不了柴油發(fā)電機，柴油發(fā)電機系統(tǒng)大約可以占到一個數(shù)據(jù)中心基礎設施總投資額的10%左右，不光是柴油發(fā)電機采購成本高，運營維護專業(yè)化要求高，使用污染大卻利用率低。“現(xiàn)在許多人談到數(shù)據(jù)中心儲能時，都在探討柴油發(fā)電機有沒有可能被替代。”黃坤振說,”目前這個階段，更多的需要是一種油機資源的補充，也就是聯(lián)合備電模式。”
柴油發(fā)電機與UPS儲能聯(lián)合工作時，儲能系統(tǒng)輸出功率能實現(xiàn)0～100%可調(diào)，油機系統(tǒng)動態(tài)響應，實現(xiàn)輸出功率動態(tài)調(diào)整。根據(jù)儲能系統(tǒng)的容量，減少柴油發(fā)電機的儲油量，減少油機輸出功率或油機數(shù)量，從而實現(xiàn)低碳戰(zhàn)略。另一種模式是儲能獨立備電模式，儲能系統(tǒng)放電功率100%放電，實現(xiàn)油機替代。
維諦技術(Vertiv)率先提出數(shù)據(jù)中心采用“連續(xù)制冷UPS儲能模式“，即UPS動態(tài)旁路以99%效率為重要動力負荷100%持續(xù)供電，確保負載零中斷;UPS主路整流器經(jīng)充電器提供最大100%輸入功率為鋰電池組充電;UPS逆變器進行諧波治理，將變頻空調(diào)諧波電流降低到5%，以減少對電網(wǎng)的污染。
有效利用可再生能源和電池儲能的組合，新儲能系統(tǒng)中，電池不僅是作為備用電源為數(shù)據(jù)中心提供電力保障，同時還可以作為一種平衡電網(wǎng)的資產(chǎn)，甚至可以為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。電力儲能投資，是數(shù)據(jù)中心走向無碳化的關鍵構件，也是改變數(shù)據(jù)中心能耗的第一步。
關于維諦技術（Vertiv）
維諦技術(Vertiv)致力于保障客戶關鍵應用的持續(xù)運行、發(fā)揮最優(yōu)性能、業(yè)務需求擴展，并為此提供硬件、軟件、分析和延展服務技術的整體解決方案。維諦技術(Vertiv)幫助現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡、商業(yè)和工業(yè)設施客戶所面臨的艱巨挑戰(zhàn)，提供全面覆蓋云到網(wǎng)絡邊緣的電力、制冷和IT基礎設施解決方案和技術服務組合。
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