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摘要:伴隨著人工智能的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心正在成為用電增量大戶,據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè),數(shù)據(jù)中心用電量將以每年12%的速度增長(zhǎng)。相對(duì)于傳統(tǒng)高耗能行業(yè),數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)單體耗電高、電耗密度大、用電增速快和用電靈活性強(qiáng)的特點(diǎn),因此,對(duì)數(shù)據(jù)中心用電量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量與統(tǒng)計(jì),已成為數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展的首要任務(wù)。本文對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心用電量估算方法進(jìn)行了綜述和比較,發(fā)現(xiàn)受到數(shù)據(jù)中心上架率、利用率、地域特征以及供需動(dòng)態(tài)關(guān)系的多重不確定性影響,上述方式所得的用電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果呈現(xiàn)差異大、不確定性高的問題。聚焦這些問題,筆者發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)缺失、中小型數(shù)據(jù)中心難以統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)中心保密性等因素影響了用電量的統(tǒng)計(jì)?;诖?,筆者從完善標(biāo)準(zhǔn)、明確范圍、技術(shù)創(chuàng)新等方面提出對(duì)策建議。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)中心;算力;能耗;用電量;綠色發(fā)展
2025年政府工作報(bào)告指出,“加快發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)”。在數(shù)據(jù)作為新型生產(chǎn)要素的當(dāng)下,以大模型為代表的數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步帶來全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,正在深刻地改變著人類社會(huì)的生產(chǎn)方式、生活方式和社會(huì)治理方式,并推動(dòng)著人類邁入智能化社會(huì)。同時(shí),全球信息量從2011年的5ZB增長(zhǎng)到2023年的120ZB,預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到180ZB。特別是算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,已成為集信息計(jì)算力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)力于一體的新型生產(chǎn)力,也得以快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球算力規(guī)模從2016年的140EFlops達(dá)到了2023年的1369EFlops。盡管同期數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施中的中央處理器(CPU)、圖形芯片(GPU)等關(guān)鍵計(jì)算設(shè)備的算效提升了數(shù)倍(算效為算力與功耗的比值),但數(shù)據(jù)中心的總體用電量在不斷攀升。尤其是近五年,以ChatGPT和DeepSeek為代表的大型語言模型的興起,帶來了對(duì)算力的巨大需求和數(shù)據(jù)中心用電量的快速增長(zhǎng)。預(yù)測(cè)到2026年,美國(guó)的數(shù)據(jù)中心一年將消耗近260 TWh的電量,相當(dāng)于該國(guó)總電力需求的6%左右。
鑒于數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,其用電情況的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)對(duì)于行業(yè)管理、政策制定以及節(jié)能減排等方面具有重要意義,通過精準(zhǔn)的能耗統(tǒng)計(jì)與管理,數(shù)據(jù)中心可以更有針對(duì)性地提升能效、使用綠色電力,從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。目前,數(shù)據(jù)中心行業(yè)缺乏單列的用電量統(tǒng)計(jì),現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心用電量統(tǒng)計(jì)多是基于自下而上樣本數(shù)據(jù)的推演,呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)口徑不一、信息偏差較大、可信度不高等問題。以我國(guó)數(shù)據(jù)中心2023年的用電量為例,現(xiàn)有業(yè)內(nèi)報(bào)道的數(shù)據(jù)分布在60TWh~370TWh,最大值約是最小值的六倍。這種數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀對(duì)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的頂層規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展帶來了較大的困擾。因此,對(duì)數(shù)據(jù)中心的用電量進(jìn)行精確計(jì)量與統(tǒng)計(jì),已成為數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展的重要議題。本研究試圖在分析數(shù)據(jù)中心用電主要指標(biāo)的基礎(chǔ)上,厘清目前數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)差異大的原因,基于此提出數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)的對(duì)策建議。
一、研究綜述
(一)全球數(shù)據(jù)中心的用電量統(tǒng)計(jì)
從技術(shù)角度而言,數(shù)據(jù)中心的用電需求量用六個(gè)主要變量的函數(shù)表示,具體分為服務(wù)器、外部存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制冷系統(tǒng)設(shè)備、供配電系統(tǒng)設(shè)備,以及基礎(chǔ)輔助設(shè)施設(shè)備(如照明、安防、消防設(shè)備等)的用電量。但是,實(shí)際測(cè)算過程中發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)變量往往難以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì),在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部往往也難以給出單獨(dú)的計(jì)量。就全球而言,數(shù)據(jù)中心用電量的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較大的不確定性。當(dāng)下較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)是全球數(shù)據(jù)中心用電量將不斷增長(zhǎng),其用電量的中位數(shù)在2010到2030年將出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)。但2010年、2020年和2030年預(yù)估的數(shù)據(jù)中心用電量的最小值和最大值的差距卻越來越大。如表1所示,目前國(guó)際社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心用電量估算的方法可分為三類,包括從基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)算、從時(shí)空地域測(cè)算和外推三類方法。具體而言:從基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)算的建模方法考慮了數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的能源消耗特性,通過對(duì)這些設(shè)備以往的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)、建模預(yù)估,從而獲得數(shù)據(jù)中心的用電量;從時(shí)空地域測(cè)算的建模方法則利用對(duì)時(shí)空區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)中心能耗量統(tǒng)計(jì)來估計(jì)總體能耗,該數(shù)據(jù)的來源主要來自政府、組織或企業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或調(diào)查;外推法從自下而上或自上而下的估計(jì)中獲取基線值,并假設(shè)需求和能源消耗之間存在一定的相關(guān)性,進(jìn)而應(yīng)用“增長(zhǎng)因子”進(jìn)行未來預(yù)測(cè)。

(二)我國(guó)數(shù)據(jù)中心的用電量統(tǒng)計(jì)
近10年來,我國(guó)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度不斷加快,數(shù)據(jù)中心每年的用電量不斷增多。比如,貴安、張家口等地區(qū)出現(xiàn)數(shù)據(jù)中心高度聚集的特征。2023年,貴安新區(qū)的數(shù)據(jù)中心用電量約占本區(qū)域總用電量的45%,而張家口地區(qū)的數(shù)據(jù)中心用電量占張家口全市總用電的20%以上。然而,就全國(guó)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心用電量而言,如陳曉紅[8]、中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)[9]、中國(guó)通服數(shù)字基建產(chǎn)業(yè)研究院[10]以及中國(guó)信息通訊研究院[11]等,所統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)的我國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量存在顯著差異,如圖1所示。我國(guó)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心用電量的統(tǒng)計(jì)及報(bào)批數(shù)據(jù)在分布上與全球數(shù)據(jù)中心用電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果相似,即計(jì)量數(shù)據(jù)的最大值與最小值之間差距較大,反映出不同機(jī)構(gòu)和組織對(duì)我國(guó)數(shù)據(jù)中心年度總用電量的估算存在著顯著差異。

此外,由于歷史上數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和用電總量不大,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類的行業(yè)分類以及中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒中的電力消費(fèi)統(tǒng)計(jì)中,數(shù)據(jù)中心的實(shí)際用電量沒有單列,常常被混合計(jì)入不同的行業(yè)范疇。因此,數(shù)據(jù)中心用電量難以細(xì)分和確認(rèn),多數(shù)研究只能依據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心用電量推算。
除上述沿用國(guó)際統(tǒng)計(jì)方法之外,根據(jù)《YD/T 2543-2013電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)的能耗測(cè)評(píng)方法》,目前我國(guó)對(duì)數(shù)據(jù)中心用電量的計(jì)算主要方法為抽樣反推法和多維度指標(biāo)計(jì)算法。其中,考慮到目前大型、超大型數(shù)據(jù)中心作為耗電主體,抽樣反推法通過對(duì)大型、超大型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行系統(tǒng)化的調(diào)研和樣本采集,能夠獲取相對(duì)準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)。具體而言,研究人員會(huì)選取具有代表性的樣本,通過后續(xù)的加權(quán)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理,進(jìn)一步估算我國(guó)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心的年度能源消耗情況。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于可以在較短的時(shí)間內(nèi)提供全局性的數(shù)據(jù)分析。然而,該方法的準(zhǔn)確性受限于樣本的數(shù)量和數(shù)據(jù)的質(zhì)量。當(dāng)樣本量不足或數(shù)據(jù)的精確度不高時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致顯著的統(tǒng)計(jì)誤差,從而影響最終的能耗評(píng)估結(jié)果。多維度指標(biāo)計(jì)算法通過在多個(gè)維度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,通常采用指標(biāo)有電能利用效率、冷卻負(fù)載系數(shù)、供電負(fù)載系數(shù)、可再生能源利用率等指標(biāo),以不同的測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,賦予每個(gè)維度不同的權(quán)重,從而獲得詳盡的用電量信息。在對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)時(shí),通常能提供較高精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,這種方法常面臨實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)難度大,長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)誤差大及檢測(cè)時(shí)間不確定等挑戰(zhàn)。這些問題通常導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)需要依賴間接推斷或估算。此外,該方法對(duì)檢測(cè)設(shè)備的精度和操作人員的技能有較高的要求,這不僅增加了實(shí)施難度,還顯著提高了統(tǒng)計(jì)成本。中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、國(guó)家信息中心等單位也從具體操作角度,對(duì)數(shù)據(jù)中心用電進(jìn)行了分析。
綜合來看,不管是國(guó)際上還是我國(guó)目前都對(duì)數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)進(jìn)行了探索,但欠缺統(tǒng)一的指標(biāo)體系,主要根據(jù)算力規(guī)模、算力結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、上架率、利用率、算效水平、用能效率等進(jìn)行測(cè)算,因此下文將對(duì)統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)偏差的原因進(jìn)行分析。
二、現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)的問題及原因分析
數(shù)據(jù)中心節(jié)能已成為各國(guó)節(jié)能工作的重點(diǎn)領(lǐng)域,但就前述數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)方法而言,不可否認(rèn)的是全球不同的行業(yè)協(xié)會(huì)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)于數(shù)據(jù)中心能耗總量的統(tǒng)計(jì)存在較大爭(zhēng)議??偨Y(jié)數(shù)據(jù)中心能耗統(tǒng)計(jì)的現(xiàn)有方法,可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)的主要問題有以下幾個(gè)方面:
(一)數(shù)據(jù)中心上架率、利用率等指標(biāo)統(tǒng)計(jì)口徑缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)
如上文所述,算力規(guī)模、上架率、利用率等指標(biāo)是數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)測(cè)算的重要依據(jù),但是在實(shí)際操作統(tǒng)計(jì)上,由于數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)作為新業(yè)態(tài)、新模式,目前上架率、利用率尚缺乏統(tǒng)一口徑,進(jìn)而進(jìn)一步影響數(shù)據(jù)中心用電的差異性。
上架率指的是機(jī)架的物理占用情況,即實(shí)際占用的機(jī)柜數(shù)量與總設(shè)計(jì)機(jī)柜數(shù)量之比。盡管有報(bào)道我國(guó)各區(qū)域數(shù)據(jù)中心上架率大約在45%~85%之間,我國(guó)也提出東數(shù)西算集群內(nèi)的數(shù)據(jù)中心上架率不低于65%,但我國(guó)各數(shù)據(jù)中心集群的上架率表現(xiàn)出不同的情況,其主要成因可歸結(jié)為兩個(gè)方面。一是數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜通常按照樓層和機(jī)房進(jìn)行分布,整體資源的利用不僅需兼顧大型整機(jī)房租用的長(zhǎng)期客戶,還有其他客戶對(duì)機(jī)房資源階段性的需求。因此,在針對(duì)算力資源進(jìn)行分配時(shí),數(shù)據(jù)中心必須同時(shí)考慮整體機(jī)房的上架率和客戶未來資源需求擴(kuò)展的便捷性,同一機(jī)房下的算力資源通常由多個(gè)客戶共同使用,往往導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)100%的上架率;二是隨著數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng),早期客戶退網(wǎng)后留下的空余機(jī)柜數(shù)量與后期新入網(wǎng)用戶的需求量可能不匹配,在一定程度上會(huì)造成算力資源的閑置和浪費(fèi)。綜上所述,在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,很少有數(shù)據(jù)中心能夠達(dá)到80%的上架率,這會(huì)對(duì)從基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)算的建模方法產(chǎn)生較大影響,導(dǎo)致能耗預(yù)估誤差。此外,目前數(shù)據(jù)中心規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)是2013年工信部提出以2.5 kW標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)劃分的,隨著人工智能應(yīng)用的蓬勃發(fā)展,行業(yè)內(nèi)有專家指出,大型數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架應(yīng)從3000個(gè)提高到8000~10000個(gè),如果標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)保持不變,那單機(jī)架功率可考慮從2.5 kW提升至10 kW,這一定程度上帶來上架率標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)口徑不一致。
不同于上架率,數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的利用率與其電耗之間存在著直接關(guān)聯(lián),而利用率的差異性則導(dǎo)致了更為顯著的電耗變化。實(shí)際上,除氣候條件影響的數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)電耗外,利用率、上架率等都是數(shù)據(jù)中心電耗變化的重要因素。其中,利用率的高低直接作用于數(shù)據(jù)中心的用電量,較高的利用率通常表示著更高的用電量。一是盡管每個(gè)機(jī)房都有自身的利用率計(jì)量平臺(tái),但由于不同客戶對(duì)自身項(xiàng)目需求的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)存在差異,導(dǎo)致了客戶在申報(bào)資源需求時(shí)容易出現(xiàn)超額申報(bào)或誤報(bào);二是每個(gè)客戶對(duì)自身項(xiàng)目的算力需求都有單獨(dú)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法,使得數(shù)據(jù)中心在實(shí)際運(yùn)營(yíng)服務(wù)中難以實(shí)現(xiàn)機(jī)柜利用率達(dá)到100%的理想狀態(tài),進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)中心的用電成本;三是根據(jù)任務(wù)的動(dòng)態(tài)特征,全年甚至典型日下數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的利用率呈現(xiàn)出明顯的變化情況,這對(duì)從基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)算的建模統(tǒng)計(jì)方法提出了很大的挑戰(zhàn)。
(二)小型數(shù)據(jù)中心數(shù)量和電能利用效率難統(tǒng)計(jì)
根據(jù)規(guī)模不同,數(shù)據(jù)中心一般可以大致分為小型、中型、大型和超大型數(shù)據(jù)中心,該劃分方法并無嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),主要采用數(shù)據(jù)中心機(jī)房面積和機(jī)柜容積比進(jìn)行區(qū)分。實(shí)際上,銀行、電網(wǎng)或者通信運(yùn)營(yíng)商等自建的大型數(shù)據(jù)中心一般都有國(guó)家相關(guān)部門的監(jiān)管并進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)。同時(shí),在5G技術(shù)大規(guī)模推廣、物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車等多種應(yīng)用場(chǎng)景需求增加、大量邊緣數(shù)據(jù)計(jì)算需求的背景下,小型數(shù)據(jù)中心是實(shí)現(xiàn)以上場(chǎng)景需求、算力分布和部署成本的最佳匹配方案,但相比于大中型規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,對(duì)于這類場(chǎng)景需求提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商、第三方數(shù)據(jù)中心以及小型數(shù)據(jù)中心,國(guó)家部門難以監(jiān)管和統(tǒng)計(jì)。
現(xiàn)今大中型數(shù)據(jù)中心建設(shè)需要有關(guān)部門批準(zhǔn)審核,然而對(duì)許多小型單位,其自身對(duì)算力資源需求較小,通常以對(duì)外招標(biāo)建設(shè)的形式,著手于自建數(shù)據(jù)中心。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全球中小型數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)中心中的數(shù)量占比高達(dá)80%,我國(guó)小型數(shù)據(jù)中心的數(shù)量占比在30%左右。這些小型數(shù)據(jù)中心普遍采用“房間級(jí)空調(diào)+密閉通道”的建設(shè)方式,該方式通過房間級(jí)空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程制冷,對(duì)送風(fēng)溫度和回風(fēng)溫度的要求較低,導(dǎo)致送風(fēng)和回風(fēng)的距離較長(zhǎng),空調(diào)風(fēng)機(jī)的功率較大,節(jié)能性能較差,其電能利用效率(PUE)值通常超過1.8。同時(shí),小型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)通常采取對(duì)外招標(biāo)的方式,導(dǎo)致了IT系統(tǒng)應(yīng)用的多樣化,缺乏統(tǒng)一的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,每個(gè)小型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用系統(tǒng)都形成了各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)孤島,使得對(duì)這些數(shù)據(jù)中心的使用情況和能耗進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)變得困難。
(三)分布廣泛、保密性強(qiáng)、技術(shù)手段欠缺等因素,進(jìn)一步加大統(tǒng)計(jì)難度
從實(shí)際操作來看,根據(jù)筆者調(diào)研,目前,全國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量統(tǒng)計(jì)工作面臨著一系列困難,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,一是許多行業(yè)內(nèi)部計(jì)算機(jī)機(jī)房(數(shù)據(jù)中心)的基本信息保密性高,難以獲取。數(shù)據(jù)中心作為企業(yè)的核心基礎(chǔ)設(shè)施,其布局、規(guī)模、設(shè)備配置以及能耗情況等信息往往被視為企業(yè)機(jī)密。這些機(jī)密信息不僅關(guān)乎企業(yè)的運(yùn)營(yíng)安全,還可能涉及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)策略,因此企業(yè)通常不愿對(duì)外公開這些數(shù)據(jù)。這就給全國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量的統(tǒng)計(jì)工作帶來了極大的困難,因?yàn)闊o法準(zhǔn)確掌握每個(gè)數(shù)據(jù)中心的實(shí)際情況,難以進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的用電量統(tǒng)計(jì)。二是全國(guó)數(shù)據(jù)中心用戶規(guī)模龐大,且廣泛分散在各個(gè)行業(yè)中。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為各行各業(yè)不可或缺的一部分。從金融、電信、互聯(lián)網(wǎng)到政府、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域,數(shù)據(jù)中心無處不在。然而,數(shù)據(jù)中心廣泛分布的特點(diǎn)也給用電量的統(tǒng)計(jì)工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。一方面,需要統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)中心數(shù)量眾多,工作量巨大;另一方面,不同行業(yè)的數(shù)據(jù)中心在規(guī)模、設(shè)備類型、能耗模式等方面存在差異,增加了統(tǒng)計(jì)的復(fù)雜性和難度。三是大型企事業(yè)單位(機(jī)構(gòu))內(nèi)部自建數(shù)據(jù)中心(機(jī)房)等不具備統(tǒng)計(jì)的技術(shù)條件。一些大型企事業(yè)單位為了滿足自身的業(yè)務(wù)需求,會(huì)自建數(shù)據(jù)中心或機(jī)房。這些自建的數(shù)據(jù)中心往往缺乏專業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng),沒有單獨(dú)安裝電量采集裝置,無法及時(shí)、準(zhǔn)確地記錄用電量數(shù)據(jù)。同時(shí),由于技術(shù)水平和人員配置的限制,這些單位可能無法按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法進(jìn)行用電量統(tǒng)計(jì),導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性受到影響。
三、開展數(shù)據(jù)中心用電量統(tǒng)計(jì)的對(duì)策建議
節(jié)能工作的首要任務(wù)是精確掌握并持續(xù)監(jiān)控能源消耗情況,進(jìn)而借助統(tǒng)計(jì)、計(jì)算與分析手段,優(yōu)化能源分配策略。針對(duì)數(shù)據(jù)中心電力使用的挑戰(zhàn),構(gòu)建一套全面且高效的綜合信息解決方案至關(guān)重要。在數(shù)據(jù)中心電力計(jì)算的實(shí)踐中,傳統(tǒng)基于服務(wù)器及其上架率的自左向右統(tǒng)計(jì)分析方法存在響應(yīng)遲緩、數(shù)據(jù)粒度粗糙及準(zhǔn)確性欠佳等問題。相較之下,電力數(shù)據(jù)因其實(shí)時(shí)性強(qiáng)、計(jì)量精準(zhǔn)的特點(diǎn),更適合采用自上而下的電力計(jì)量模式來精準(zhǔn)評(píng)估數(shù)據(jù)中心的電力消耗情況。然而,當(dāng)前數(shù)據(jù)中心電力計(jì)量在電力報(bào)裝流程與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面存在信息缺失的困境。鑒于此,提出以下建議:
(一)完善優(yōu)化數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
加快推進(jìn)數(shù)據(jù)中心用電、綠電使用統(tǒng)計(jì)方法的研究,明確數(shù)據(jù)中心綠電使用的統(tǒng)計(jì)范圍及統(tǒng)計(jì)方法,構(gòu)建可測(cè)量、可核查和可比較的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系。短期看,研究提煉典型數(shù)據(jù)中心用電量與機(jī)架數(shù)、上架率、算力類型、負(fù)荷小時(shí)數(shù)等參數(shù)關(guān)系,進(jìn)而采用全國(guó)算力等數(shù)據(jù)推算數(shù)據(jù)中心的用電量。長(zhǎng)期來看,建議采取自上而下與自下而上相結(jié)合的方式建立數(shù)據(jù)中心用電監(jiān)測(cè)機(jī)制、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),使得電網(wǎng)在統(tǒng)計(jì)時(shí)能直接準(zhǔn)確識(shí)別數(shù)據(jù)中心,從而實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)測(cè)的統(tǒng)計(jì)。同時(shí),推動(dòng)全國(guó)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定數(shù)據(jù)中心用電、綠電使用統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),指導(dǎo)各地方精準(zhǔn)施策,規(guī)范統(tǒng)計(jì)工作,建立全面、精準(zhǔn)、高效的監(jiān)測(cè)體系,通過設(shè)定明確的監(jiān)測(cè)指標(biāo)與閾值,涵蓋數(shù)據(jù)中心各環(huán)節(jié)的電量使用情況,如IT設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等,以實(shí)現(xiàn)用電量的精細(xì)化管理。此外,注重與國(guó)際接軌,借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的用電量監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,建立數(shù)據(jù)中心用電量和綠電指標(biāo)上傳、統(tǒng)計(jì)及核準(zhǔn)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)用電量、綠電指標(biāo)定期監(jiān)測(cè)及自動(dòng)采集,持續(xù)開展數(shù)據(jù)中心用電量、綠電使用量統(tǒng)計(jì)工作,形成常態(tài)化上報(bào)。
(二)明確數(shù)據(jù)中心行業(yè)統(tǒng)計(jì)范圍
一方面,要進(jìn)一步提高各行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心用電統(tǒng)計(jì)的重視程度,因此,建議對(duì)照《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼》的分類,對(duì)數(shù)據(jù)中心相關(guān)行業(yè)進(jìn)行電力消費(fèi)的統(tǒng)計(jì)。需要說明的是,數(shù)據(jù)中心的電力消費(fèi)不屬于計(jì)算機(jī)、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè),而是與多類別行業(yè)的電力消費(fèi)相關(guān),特別是《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼》中的“信息處理和存儲(chǔ)支持服務(wù)”“其它電信服務(wù)”行業(yè)。因此,如圖2所示,建議在《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》的“分行業(yè)能源消費(fèi)總量”中單列“數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)”的能耗。數(shù)據(jù)中心具有綠電消費(fèi)需求強(qiáng)、水耗大的特點(diǎn),建議在現(xiàn)有能耗計(jì)量的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化數(shù)據(jù)中心綠電消費(fèi)、電力利用率和水耗的統(tǒng)計(jì),以便更好地優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能源使用。另一方面,統(tǒng)計(jì)對(duì)象除傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)施外,還應(yīng)包括云計(jì)算平臺(tái)、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)等新興業(yè)態(tài)的電力消耗。同時(shí),目前數(shù)據(jù)中心主要分為通用、智算、超算三類,具體分為大型、中型、小型,因此統(tǒng)計(jì)范圍需覆蓋從服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)到制冷設(shè)備、供配電系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)、各種類型、各種規(guī)模數(shù)據(jù)中心的用電情況,以確保全方位掌握數(shù)據(jù)中心的整體能耗,為制定科學(xué)合理的節(jié)能減排政策提供數(shù)據(jù)支持,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心行業(yè)向綠色低碳、高效可持續(xù)的方向發(fā)展。

(三)推動(dòng)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新
通過搭建創(chuàng)新平臺(tái)、鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研合作等方式,不斷激發(fā)行業(yè)創(chuàng)新活力,加速新技術(shù)、新應(yīng)用的研發(fā)與落地。在節(jié)能降耗方面,鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心采用先進(jìn)的液冷散熱、高效能服務(wù)器等綠色技術(shù),有效降低能耗;在智能化管理方面,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心引入AI、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理的自動(dòng)化、智能化,提升運(yùn)營(yíng)效率。同時(shí),注重與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的交流與合作,引進(jìn)國(guó)際最佳實(shí)踐,結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行本土化的創(chuàng)新。此外,對(duì)于已有的存量數(shù)據(jù)中心,可結(jié)合企業(yè)注冊(cè)信息,將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中心的資源配置和管理,采集歷史用電曲線,通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的相關(guān)訓(xùn)練的AI技術(shù),對(duì)存量數(shù)據(jù)中心相關(guān)建筑開展的用電習(xí)性進(jìn)行甄別和推理,結(jié)合數(shù)據(jù)中心的用能特性以及人工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別的方式,識(shí)別存量建筑中數(shù)據(jù)中心的用電屬性標(biāo)簽。此外,基于AI技術(shù),建議相關(guān)科技部門及運(yùn)營(yíng)商研究并做好典型數(shù)據(jù)中心電力靈活性資源的分類及潛力評(píng)估,揭示數(shù)據(jù)中心不同負(fù)載任務(wù)下的用能特性及其靈活調(diào)度資源的需求響應(yīng)空間。




