數(shù)據(jù)中心的能源使用情況正受到媒體和監(jiān)管機(jī)構(gòu)越來(lái)越多的關(guān)注。雖然數(shù)據(jù)中心目前消耗了全球1%的電力，但分析師預(yù)測(cè)，到2030年，這一數(shù)字將增長(zhǎng)到8%。原因包括：企業(yè)正在數(shù)字化業(yè)務(wù)模式，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字服務(wù)需要更多的處理能力，消費(fèi)者對(duì)流媒體服務(wù)的熱愛(ài)持續(xù)不斷。

能源可持續(xù)性術(shù)語(yǔ)

能源可持續(xù)性術(shù)語(yǔ)可能令人困惑。以下是常用術(shù)語(yǔ)的速查表：

二氧化碳(Co2)排放：化石燃料消耗或水泥制造產(chǎn)生的排放。根據(jù)歐盟統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，它們包括固體、液體和氣體燃料燃燒以及天然氣燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的排放。

溫室氣體排放：七種不同的氟化和非氟化氣體的排放，這些氣體會(huì)導(dǎo)致全球變暖和氣候變化。二氧化碳和甲烷是非氟化氣體。

碳足跡：個(gè)人、組織、活動(dòng)、服務(wù)、地點(diǎn)和產(chǎn)品產(chǎn)生的溫室氣體總排放量。衡量組織的碳足跡是通過(guò)確定組織（范圍1）及其上游（范圍2）和下游活動(dòng)（范圍3）產(chǎn)生的溫室氣體排放量來(lái)確定的。該范圍界定系統(tǒng)由溫室氣體議定書(shū)開(kāi)發(fā)，以便組織可以跟蹤和量化排放量，從而確定總排放量的基準(zhǔn)并努力減少排放量。借助有助于計(jì)算碳足跡的數(shù)字平臺(tái)，這一具有挑戰(zhàn)性的過(guò)程變得更容易。

碳中和：抵消溫室氣體排放的過(guò)程。包括避免排放或購(gòu)買(mǎi)碳補(bǔ)償?shù)然顒?dòng)。

凈零：去除地球大氣中與人類(lèi)和組織活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體等量的溫室氣體。

氣候積極：超越凈零排放并從大氣中去除額外的二氧化碳。

可持續(xù)能源：使用對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有或完全沒(méi)有負(fù)面影響的清潔可再生能源。

能源可持續(xù)性：確保提供充足、可靠、負(fù)擔(dān)得起的能源，符合社會(huì)和環(huán)境要求。

此外，即將出臺(tái)的法規(guī)將對(duì)能源效率低下的數(shù)據(jù)中心征稅。

歐盟呼吁數(shù)據(jù)中心在2030年實(shí)現(xiàn)碳中和。歐盟還正在起草一項(xiàng)綠色協(xié)議，到2030年將整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的凈溫室氣體排放量減少至少55%。即將出臺(tái)的立法推動(dòng)歐洲數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商提前完成任務(wù)。2021年，歐洲數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和其他組織簽署了《氣候中和數(shù)據(jù)中心公約》，承諾到2030年實(shí)現(xiàn)氣候中和。該組織目前擁有多達(dá)100家數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和行業(yè)協(xié)會(huì)，承諾購(gòu)買(mǎi)100%無(wú)碳能源，優(yōu)先考慮用水，重復(fù)使用和維修服務(wù)器，以可衡量的目標(biāo)證明能源效率，并尋找回收熱量的方法。

在美國(guó)，《2020年能源法案》呼吁業(yè)界在能源效率研究和最佳實(shí)踐方面展開(kāi)合作。此類(lèi)活動(dòng)往往預(yù)示著未來(lái)將出臺(tái)的監(jiān)管規(guī)定。

因此，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營(yíng)商正在尋求在監(jiān)管規(guī)定出臺(tái)之前實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)性，以確保其業(yè)務(wù)模式和運(yùn)營(yíng)面向未來(lái)。這意味著要確保他們能夠長(zhǎng)期獲得符合業(yè)務(wù)、社會(huì)、監(jiān)管和環(huán)境要求的能源。

實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)性沒(méi)有單一戰(zhàn)略

顯然，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)性是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有一刀切的策略可遵循。行業(yè)組織采取的道路將取決于多種因素，包括其位置、資本、能源獲取、監(jiān)管制度等。資金充足的超大規(guī)模企業(yè)和主機(jī)托管公司顯然可以使用與規(guī)模較小的同行不同的技術(shù)和流程。

以下是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)性的一些不同的短期和長(zhǎng)期策略。

計(jì)算能源消耗：如果團(tuán)隊(duì)不完全了解當(dāng)前的消耗、浪費(fèi)和改進(jìn)機(jī)會(huì)，組織就很難提高能源可持續(xù)性。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)解決方案使團(tuán)隊(duì)能夠全面了解其電力鏈、監(jiān)控設(shè)備用電情況，并獲得可用于規(guī)劃改進(jìn)的數(shù)據(jù)。

采用云基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)：采用云優(yōu)先的企業(yè)可以將大部分碳排放轉(zhuǎn)移給合作伙伴。他們不會(huì)產(chǎn)生范圍1排放，而是使用范圍3排放所涵蓋的服務(wù)。此外，超大規(guī)模企業(yè)非常節(jié)能。例如，谷歌所有大型數(shù)據(jù)中心的電源使用效率(PUE)得分均為1.1，而微軟較新的設(shè)施的PUE得分為1.12。減少碳排放只是企業(yè)增加使用云基礎(chǔ)設(shè)施和其他服務(wù)甚至完全退出數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的眾多原因之一。

使用更高效的硬件和設(shè)備：虛擬化技術(shù)、淘汰僵尸服務(wù)器以及改善電源管理和分配，可以幫助數(shù)據(jù)中心提高能源效率并降低其PUE分?jǐn)?shù)。

虛擬化技術(shù)（例如服務(wù)器、存儲(chǔ)等）可減少3%至90%的能源消耗，具體取決于部署范圍、用于確定能源使用量的計(jì)算方法以及是否應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)。虛擬化技術(shù)可提高機(jī)架的功率密度，因此也需要新的電源和冷卻改進(jìn)。

改進(jìn)冷卻策略：數(shù)據(jù)中心冷卻正在經(jīng)歷復(fù)興。運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在有多種選擇，包括直接到芯片、兩相浸沒(méi)、地?zé)?、微通道液體、微對(duì)流和校準(zhǔn)矢量冷卻。選擇正確的冷卻技術(shù)可能具有挑戰(zhàn)性，新投資成本高昂。合作伙伴可以通過(guò)將冷卻技術(shù)與組織的業(yè)務(wù)目標(biāo)以及站點(diǎn)和技術(shù)要求相匹配來(lái)支持運(yùn)營(yíng)商。液體冷卻越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗瓤諝饫鋮s更高效、更具成本效益，可用于冷卻用于處理密集型工作負(fù)載的高密度機(jī)架。

采用更多可再生能源

可再生能源本質(zhì)上是可持續(xù)的。風(fēng)能、太陽(yáng)能、水力發(fā)電、地?zé)崮艿饶茉纯梢猿掷m(xù)生產(chǎn)和補(bǔ)充，并且碳排放量較低。如果數(shù)據(jù)中心大規(guī)模部署可再生能源，則有助于節(jié)省成本。

目前，可再生能源對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)還不夠可預(yù)測(cè)，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心擁有始終在線(xiàn)的流程，并受?chē)?yán)格的服務(wù)水平協(xié)議(SLA)的約束，以實(shí)現(xiàn)高可用性。

有幾種方法可以使用更多的可再生能源并擺脫化石燃料，同時(shí)仍然保護(hù)始終在線(xiàn)的數(shù)字運(yùn)營(yíng)。

使用氫燃料電池作為可再生能源：當(dāng)可再生能源無(wú)法完全利用時(shí)，燃料電池會(huì)產(chǎn)生氫氣并將其用于為數(shù)據(jù)中心技術(shù)供電。這是超大規(guī)模企業(yè)正在探索的一種新興方法。微軟最近測(cè)試了一種氫燃料電池系統(tǒng)來(lái)提供備用電源，并設(shè)想它將取代備用柴油發(fā)電機(jī)。亞馬遜和IBM等公司也在研究這項(xiàng)技術(shù)。

部署儲(chǔ)能技術(shù)：近期的創(chuàng)新，例如長(zhǎng)壽命鋰離子電池的大規(guī)模商業(yè)化，使更多組織能夠大規(guī)模捕獲和存儲(chǔ)能源。儲(chǔ)能選項(xiàng)包括鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)，該系統(tǒng)可捕獲可再生能源以備將來(lái)使用，并提供始終開(kāi)啟、始終可用的備用電源。與能源管理系統(tǒng)(EMS)搭配使用時(shí)，BESS可使組織使用更廣泛的可再生能源，為手頭的工作選擇合適的能源，并參與微電網(wǎng)服務(wù)。

這意味著組織可以控制使用哪種能源以及何時(shí)使用，從而實(shí)現(xiàn)性能、成本和可持續(xù)性目標(biāo)。其他選項(xiàng)包括飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可存儲(chǔ)動(dòng)能并提供數(shù)小時(shí)的備用電源，且不會(huì)降低性能，這意味著它們可以無(wú)限循環(huán)。飛輪系統(tǒng)不是可再生能源的一種形式，但碳排放量低，因此非常適合用作備用電源。然而，這些系統(tǒng)的放電時(shí)間短，容易受到機(jī)械應(yīng)力的影響，并且存在潛在的危險(xiǎn)故障模式。

此外，熱能存儲(chǔ)使多余的熱能能夠被捕獲、存儲(chǔ)并在未來(lái)使用。技術(shù)包括顯熱存儲(chǔ)，它增加或降低存儲(chǔ)容器中介質(zhì)的溫度；另一方面，潛熱存儲(chǔ)利用材料的相變來(lái)存儲(chǔ)熱量。這些策略可能比在數(shù)據(jù)中心園區(qū)使用獨(dú)立的BESS或BESS網(wǎng)絡(luò)更麻煩。能夠存儲(chǔ)能源使組織能夠使用更多的可再生能源，提高能源效率，并提高業(yè)務(wù)連續(xù)性和彈性。

部署其他創(chuàng)新戰(zhàn)略

計(jì)算PUE數(shù)據(jù)、改進(jìn)設(shè)備和使用可再生能源后，團(tuán)隊(duì)的工作仍未完成。以下是一些其他可以付諸實(shí)踐的創(chuàng)新策略：

戰(zhàn)略性地定位設(shè)施：超大規(guī)模企業(yè)可以選擇將新設(shè)施建在可再生能源（如風(fēng)能、水力發(fā)電或太陽(yáng)能）附近。然后，他們可以將這些豐富的可再生能源整合到其整體能源結(jié)構(gòu)中。

回收和再利用熱量：數(shù)據(jù)中心技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這些熱量通常會(huì)釋放到空氣中，然后冷卻并再利用。但是，如果通過(guò)熱泵回收并通過(guò)熱交換器傳輸，熱空氣可用于其他用途，例如加熱附近的建筑物。

一個(gè)挑戰(zhàn)是產(chǎn)生的熱量是低溫的，社區(qū)必須有區(qū)域供熱系統(tǒng)來(lái)接收數(shù)據(jù)中心的廢熱。然而，數(shù)據(jù)中心的廢熱是通過(guò)電力產(chǎn)生的，而建筑物則由天然氣驅(qū)動(dòng)。因此，社區(qū)有動(dòng)力接受廢熱，因?yàn)樗麄兛梢岳盟鼇?lái)減少供暖運(yùn)營(yíng)的碳排放。

使用先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化能源使用：數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在使用人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)多種目的，包括提高能源效率。AI/ML模型使數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊(duì)能夠主動(dòng)管理PUE；評(píng)估手動(dòng)更改資產(chǎn)參數(shù)的影響；確定最佳操作參數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需的資產(chǎn)結(jié)果；并預(yù)測(cè)和優(yōu)化用水效率(WUE)，即年度站點(diǎn)用水量與IT設(shè)備消耗的能源之比。此過(guò)程可幫助團(tuán)隊(duì)降低能源消耗和成本。

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