很多人都稱(chēng)數據中心為“電老虎”,談到數據中心的能耗都“談虎色變”。數據中心的真實(shí)耗電量究竟是什么水平呢?可根據幾組數據來(lái)探究:
總量角度。從微觀(guān)上看,一個(gè)超大型數據中心(以功率密度2.5kW為標準機架,機架規模10000以上的數據中心)每年的耗電量為億度級別;從宏觀(guān)上看,全世界數據中心的年耗電規模已超過(guò)2000億度。
邊際角度。如果沒(méi)有集中的數據中心,那么“數據中心”是一臺臺離散分布的“計算機”,將這些離散的“計算機”的總用電量加和將是一個(gè)龐大的數目,而數據中心將這些分散的“計算機”集中在一起,一定程度上實(shí)現了耗電量的最小化,這是一個(gè)社會(huì )整體的最優(yōu)解。而現實(shí)觀(guān)念里,對于耗電普遍存在只講“總數”不講“邊際”的情況,會(huì )因為數據中心耗電的“總數”看似龐大,而給數據中心扣上“電老虎”的帽子。其實(shí)從“邊際”角度來(lái)看,數據中心的能耗呈下降趨勢。相關(guān)研究表明,從單個(gè)計算實(shí)例來(lái)看,全球數據中心的能耗強度自2010年以來(lái)每年下降20%,能源效率顯著(zhù)提升。一方面得益于積極的政策管理,在全球各地區政策的引導下,數據中心通過(guò)不斷整合與改造,逐漸從較小的傳統數據中心向超大規模數據中心轉變,再加上制冷和供配電等基礎設施技術(shù)不斷改進(jìn),有效降低了數據中心PUE值;另一方面得益于全球服務(wù)器效率以及虛擬化程度的提高,單個(gè)計算實(shí)例耗電量大幅下降,促進(jìn)數據中心總體能效水平提高。
相比于數據中心的耗電量,數據中心對經(jīng)濟的撬動(dòng)作用更大,所以我們不能單純從電力資源消耗的“成本最小化”角度來(lái)強行限制數據中心,更應該從帶動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展的“效益最大化”的角度來(lái)綜合判斷,不能“唯耗電論”而直接給數據中心扣上“電老虎”的帽子。
數據中心作為5G、人工智能、云計算等新一代信息通信技術(shù)的重要載體,已經(jīng)成為數字經(jīng)濟時(shí)代的底座,具有空前重要的戰略地位,堪稱(chēng)“數字經(jīng)濟發(fā)動(dòng)機”。“新基建”助推我國數字經(jīng)濟發(fā)展,數據中心在國家經(jīng)濟體系中的重要性大幅提升。“新基建”與過(guò)去的“鐵公機”傳統基建相比,既是技術(shù)密集型的新興產(chǎn)業(yè),又是支撐經(jīng)濟社會(huì )數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展的基礎設施,是我國數字經(jīng)濟發(fā)展的引擎。特別是隨著(zhù)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)與傳統產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合,將從支撐消費逐步轉向支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì )數字化治理,成為我國整個(gè)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的數字基礎設施。數據中心作為“新型基礎設施”中的“基礎設施”,其產(chǎn)生和帶動(dòng)的間接經(jīng)濟效益也將持續增加。以互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數據中心為例,每消耗一度電可帶動(dòng)超過(guò)三十元的行業(yè)收入,為鋼鐵行業(yè)近兩倍。未來(lái)傳統產(chǎn)業(yè)的轉型更加離不開(kāi)數據中心,產(chǎn)業(yè)數字化也將帶動(dòng)數據中心更強的經(jīng)濟效益,所以數據中心的重要性不言而喻。
同時(shí),近幾年綠色發(fā)展成為數據中心的關(guān)鍵主題,從政策到應用開(kāi)展了大量探索與實(shí)踐,數據中心正在通過(guò)努力摘掉自己高能耗的帽子。2013年四部委印發(fā)《關(guān)于數據中心建設布局的指導意見(jiàn)》、2019年三部委印發(fā)《關(guān)于加強綠色數據中心建設的指導意見(jiàn)》、2020年四部委《關(guān)于加快構建全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng )新體系的指導意見(jiàn)》、2021年四部委《全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng )新體系算力樞紐實(shí)施方案》等政策引導數據中心合理建設布局以及綠色化發(fā)展,多個(gè)省市陸續出臺一系列文件規范數據中心的建設和能效。我國數據中心的能效水平總體在提升,2013年以前,全國超大型數據中心的平均PUE超過(guò)1.7,當前,全國超大型數據中心平均PUE為1.46,實(shí)現大幅度提升。
當前,減少碳排放,實(shí)現碳中和已經(jīng)成為國家發(fā)展的重點(diǎn)方向。為達成國家“3060”碳目標,數據中心應逐步向“低碳數據中心”轉變。首先,低碳數據中心的內涵更加豐富,除了降低數據中心PUE值,也會(huì )考慮數據中心的算力算效,更重要的是會(huì )逐步用可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、地熱能)取代化石燃料發(fā)電等;其次,低碳數據中心是一個(gè)中長(cháng)期的發(fā)展過(guò)程,不能一蹴而就,需要全面的技術(shù)性和經(jīng)濟性規劃和評估,支持以科學(xué)為基礎,制訂具體實(shí)施策略的行動(dòng)計劃開(kāi)展。最后,在政策和市場(chǎng)上,都應該為低碳數據中心的建設保駕護航,可以通過(guò)大力建設應用可再生能源、積極采購可再生能源、創(chuàng )新研發(fā)節能減碳技術(shù)、推動(dòng)使用碳中和金融工具等方式大力推進(jìn),從而為我國實(shí)現“碳中和”的目標提供助力。
數據中心作為數據的中心、計算的中心、網(wǎng)絡(luò )的中心,支撐新一代信息技術(shù)加速創(chuàng )新,支撐數網(wǎng)協(xié)同發(fā)展,推動(dòng)網(wǎng)絡(luò )強國建設,同時(shí),數據中心作為互聯(lián)網(wǎng)和各行業(yè)數字化的技術(shù)實(shí)體,應用于生產(chǎn)生活的多個(gè)環(huán)節,支撐數字經(jīng)濟快速發(fā)展。我們需要從更加全面的角度看待數據中心的作用,同時(shí)數據中心也將通過(guò)不斷綠色低碳的優(yōu)化向“碳中和”方向邁進(jìn),真正實(shí)現從“電老虎”走向“數字經(jīng)濟發(fā)動(dòng)機”的轉變。(作者:李潔 吳美希 中國信息通信研究院云計算與大數據研究所)