伴隨新規(guī)定出臺(tái)，新能耗大戶“數(shù)據(jù)中心”正迎來一場(chǎng)技術(shù)變革。7月27日，北京市發(fā)展和改革委員會(huì)官網(wǎng)發(fā)布《關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查若干規(guī)定的通知》(以下簡(jiǎn)稱《通知》)。

《通知》顯示，為加強(qiáng)北京市內(nèi)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查，即日起北京市內(nèi)新建、擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心若PUE(評(píng)價(jià)源效率指標(biāo)，理想值為1)值超1.4，將被征收差別電價(jià)電費(fèi)。

對(duì)此，行業(yè)人士表示該規(guī)定意味擴(kuò)建、新建不達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)中心，每年將付出數(shù)千萬、乃至上億元額外電費(fèi)。這將促使更多大型、超大型數(shù)據(jù)中心向氣候涼爽或有可再生資源的中西地區(qū)轉(zhuǎn)移，而特大城市內(nèi)數(shù)據(jù)中心則將采用液冷技術(shù)。

PUE超標(biāo)將多繳億元電費(fèi)

根據(jù)通知，北京市將進(jìn)一步加強(qiáng)市范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的節(jié)能審查，對(duì)于PUE>1.4且<=1.8的項(xiàng)目(單位電耗超過限額標(biāo)準(zhǔn)一倍以內(nèi))，執(zhí)行的電價(jià)加價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為每度電加價(jià)0.2元;對(duì)于PUE>1.8的項(xiàng)目(單位電耗超過限額標(biāo)準(zhǔn)一倍以上)，每度電加價(jià)0.5元。

此外北京市內(nèi)擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心，年能源消費(fèi)量小于 1 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤約等于3000萬度電)的項(xiàng)目 PUE 值不應(yīng)高于 1.3;年能源消費(fèi)量大于等于 1 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤且小于 2 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的項(xiàng)目，PUE 值不應(yīng)高于 1.25;年能源消費(fèi)量大于等于 2 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤且小于 3 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的項(xiàng)目，PUE 值不應(yīng)高于 1.2;年能源消費(fèi)量大于等于 3 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的項(xiàng)目，PUE 值不應(yīng)高于 1.15。

對(duì)此，曙光數(shù)創(chuàng)副總經(jīng)理姚勇表示，以新建3000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，單機(jī)柜平均功耗為18kW的中型數(shù)據(jù)中心為例。按北京市新規(guī)，其PUE值若超過1.4小于1.8，其一年預(yù)計(jì)將支付差別電價(jià)電費(fèi)9460萬元，若PUE值超過1.8則預(yù)計(jì)將支付差別電價(jià)電費(fèi)2.36億元。

“對(duì)目前的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營企業(yè)和單位來說，支付這些額外費(fèi)用是難以承受的。”姚勇介紹，北京、深圳的數(shù)據(jù)中心規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全國城市具有較強(qiáng)的示范作用。此外PUE值要低于1.4，數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱技術(shù)模式已難以滿足。

PUE新要求，風(fēng)冷遇“冷”

隨著5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)模增長(zhǎng)迅速。但數(shù)據(jù)中心也是能耗大戶，大量數(shù)據(jù)吞吐和運(yùn)算使得數(shù)據(jù)中心面臨著前所未有的能耗和散熱挑戰(zhàn)。如何加快數(shù)據(jù)中心行業(yè)的綠色發(fā)展、降低碳排放，成為當(dāng)下的一個(gè)重要課題。

統(tǒng)計(jì)顯示，2018年全國數(shù)據(jù)中心總耗電量1500億千瓦時(shí)，占社會(huì)總用電量的2%。預(yù)計(jì)到2025年，這一占比將增加一倍達(dá)到4.05%，高能耗的背后是PUE值的居高不下。據(jù)報(bào)道，截至2019年年底，全國超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.46，大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.55。

在此背景下，北京、上海、深圳等城市對(duì)新建數(shù)據(jù)中心節(jié)能提出了PUE的硬指標(biāo);2019年2月，工信部、國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局出臺(tái)《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》，要求到2022年“數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE達(dá)到1.4以下”。

“冷卻計(jì)算設(shè)備耗能一直是導(dǎo)致高PUE的直接原因”，姚勇介紹，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷模式，導(dǎo)致一半能耗用于冷卻計(jì)算設(shè)備，其PUE值普遍在1.4以上。最為關(guān)鍵的，伴隨CPU、GPU等核心計(jì)算芯片的功耗升高，風(fēng)冷模式下單機(jī)柜功率密度最高只能到30kW左右。

現(xiàn)實(shí)的情況卻是，雖然芯片工藝制程不斷進(jìn)步，但服務(wù)器端CPU、GPU功率已突破300W、400W大關(guān)，目前在運(yùn)行數(shù)據(jù)中心不少單機(jī)柜功率早已突破30kW，傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)亦因此可能遇“冷”。

城市數(shù)據(jù)中心進(jìn)入液冷時(shí)代

與風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)的高效制冷效果，將更有益于服務(wù)器使用效率和穩(wěn)定性提升，令數(shù)據(jù)中心在有限空間內(nèi)，能夠布置盡可能多的服務(wù)器，從而提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)算效率。

2019年12月，曙光將“液冷‘爆發(fā)’倒計(jì)時(shí)鐘”的時(shí)針撥到11點(diǎn)50分，這距象征液冷在數(shù)據(jù)中心行業(yè)全面爆發(fā)的“零時(shí)”僅有10分鐘。

“液冷爆發(fā)”倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)

姚勇表示，目前對(duì)北京、上海等城市而言伴隨嚴(yán)苛PUE值政策出臺(tái)，其新建、擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心可以說已進(jìn)入“液冷”時(shí)代。

“液冷技術(shù)也有很多種類，冷板液冷、浸沒液冷、浸沒相變液冷。從降低PUE值上來看浸沒相變液冷技術(shù)效果最好。在非高密度計(jì)算等領(lǐng)域新建、擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心，冷板式液冷也是很好的選擇。”姚勇說。

曙光率先于2015年推出國內(nèi)首款標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)的冷板式液冷服務(wù)器，并在當(dāng)年完成國內(nèi)首個(gè)冷板式液冷服務(wù)器大規(guī)模應(yīng)用，2017年交付了國內(nèi)首套商用全浸沒液冷服務(wù)器，并在2019年完成國內(nèi)首個(gè)刀片浸沒相變液冷服務(wù)器的大規(guī)模部署。

平穩(wěn)運(yùn)行中的“刀片式浸沒相變液冷”服務(wù)器(局部)

以采用刀片式浸沒相變液冷技術(shù)的曙光綠色數(shù)據(jù)中心為例，其PUE可降至1.04。相比風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心能效比提升超30%，CPU等核心芯片部件性能可提升20%，單機(jī)柜功率密度達(dá)160kW，計(jì)算設(shè)備可靠性至少提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

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