數(shù)據(jù)中心能源趨勢(shì)白皮書

1、數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢(shì)白皮書智能 DC，預(yù)建未來數(shù)據(jù)中心能源2021十大趨勢(shì)010304快速部署05綠色 DC10安全可信02高密化09AI 智能彈性擴(kuò)容08全數(shù)字化07風(fēng)進(jìn)水退架構(gòu)極簡(jiǎn)06全面鋰電化目錄 HYPERLINK l _bookmark0 前言 3 HYPERLINK l _bookmark1 趨勢(shì)一：綠色 DC 4 HYPERLINK l _bookmark2 綠色清潔能源將得到更普遍應(yīng)用 4 HYPERLINK l _bookmark3 關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)更為嚴(yán)加管控 5 HYPERLINK l _bookmark4 新型節(jié)能技術(shù)逐步落地 5 HYPERLINK l _bookmark

2、5 案例與技術(shù) 5 HYPERLINK l _bookmark6 趨勢(shì)二：高密化 6 HYPERLINK l _bookmark7 IT 設(shè)備將向高算力、高功率密度演進(jìn) 6 HYPERLINK l _bookmark8 多樣化算力協(xié)同將成主流 7 HYPERLINK l _bookmark11 案例與技術(shù) 7 HYPERLINK l _bookmark9 趨勢(shì)三：彈性擴(kuò)容 8 HYPERLINK l _bookmark10 一代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施將匹配 2 到 3 代 IT 設(shè)備 8 HYPERLINK l _bookmark12 模塊化架構(gòu)的廣泛應(yīng)用 9 HYPERLINK l _bookma

3、rk13 案例與技術(shù) 9 HYPERLINK l _bookmark14 趨勢(shì)四：快速部署 10 HYPERLINK l _bookmark15 業(yè)務(wù)需求短時(shí)爆發(fā) 10 HYPERLINK l _bookmark16 快速部署成為剛需 10 HYPERLINK l _bookmark17 案例與技術(shù) 11 HYPERLINK l _bookmark18 趨勢(shì)五：架構(gòu)極簡(jiǎn) 12 HYPERLINK l _bookmark19 各系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)融合極簡(jiǎn) 12 HYPERLINK l _bookmark20 架構(gòu)將走向預(yù)制化、模塊化 13 HYPERLINK l _bookmark21 案例與技術(shù) 13

4、 HYPERLINK l _bookmark22 趨勢(shì)六：全面鋰電化 14 HYPERLINK l _bookmark23 鋰進(jìn)鉛退，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)高密化和模塊化 14 HYPERLINK l _bookmark24 鋰電優(yōu)勢(shì)日益凸顯，更為安全可靠 15 HYPERLINK l _bookmark25 案例與技術(shù) 15 HYPERLINK l _bookmark26 趨勢(shì)七：風(fēng)進(jìn)水退 16 HYPERLINK l _bookmark27 傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)將被逐步替代 16 HYPERLINK l _bookmark28 最大化利用自然冷源，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)將成主流 17 HYPERLINK l _

5、bookmark29 案例與技術(shù) 17 HYPERLINK l _bookmark30 趨勢(shì)八：全數(shù)字化 18 HYPERLINK l _bookmark31 設(shè)備終端數(shù)字化 18 HYPERLINK l _bookmark32 數(shù)字化技術(shù)普遍應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心全生命周期 18 HYPERLINK l _bookmark33 案例與技術(shù) 19 HYPERLINK l _bookmark34 趨勢(shì)九：AI 智能 20 HYPERLINK l _bookmark35 AI 能效優(yōu)化 20 HYPERLINK l _bookmark36 AI 運(yùn)維 21 HYPERLINK l _bookmark37

6、AI 運(yùn)營 21 HYPERLINK l _bookmark38 案例與技術(shù) 21 HYPERLINK l _bookmark39 趨勢(shì)十：安全可信 22 HYPERLINK l _bookmark40 硬件可靠性： 22 HYPERLINK l _bookmark41 軟件安全性： 22 HYPERLINK l _bookmark42 系統(tǒng)韌性： 224. HYPERLINK l _bookmark43 安全性： 225. HYPERLINK l _bookmark43 隱私性： 226. HYPERLINK l _bookmark44 可用性： 22 HYPERLINK l _bookma

7、rk45 案例與技術(shù) 23 HYPERLINK l _bookmark46 總述 23 HYPERLINK l _bookmark47 縮略語 24 HYPERLINK l _bookmark48 圖表注釋 24“智領(lǐng) DC 計(jì)劃”第 101 號(hào) 3前言隨著 5G 基站的落地，線上辦公、4K/8K 高清視頻高帶寬應(yīng)用場(chǎng)景的爆發(fā)，以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)流量將以數(shù)十倍的量級(jí)快速增長。云計(jì)算的持續(xù)深化發(fā)展，也推動(dòng)著也推動(dòng)著數(shù)字化的觸角加速向產(chǎn)業(yè)端、生產(chǎn)端等維度延伸，各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程正在按下“快進(jìn)鍵”，在線醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等都成為新常態(tài)，全網(wǎng)流量高速增長。進(jìn)入 5G 時(shí)代，無論是短視頻迅

8、速興起、長視頻引領(lǐng)新潮流，還是直播帶貨成為行業(yè)新熱點(diǎn)，都直接導(dǎo)致了對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的高要求。數(shù)據(jù)資源日益成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)流量猛增，為數(shù)據(jù)中心發(fā)展打開新的成長空間。當(dāng)前，我國數(shù)據(jù)中心正進(jìn)入新一輪快速發(fā)展期，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型升級(jí)，新一代數(shù)據(jù)中心加速布局，國家在新時(shí)期大力推進(jìn)“大數(shù)據(jù)中心新基建”，旨在通過數(shù)字化、智能化技術(shù)，為智能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供底層支撐，數(shù)據(jù)中心發(fā)展勢(shì)能有望快速釋放。數(shù)據(jù)中心激增帶來更高能耗的挑戰(zhàn)，圍繞碳中和全球愿景，節(jié)能降耗迫在眉睫。隨著全球數(shù)據(jù)中心的大量建設(shè)，能耗形勢(shì)日益嚴(yán)峻，建設(shè)更高效節(jié)能、綠色低碳的數(shù)據(jù)中心成為主要方案，綠色清潔能源、能源高效節(jié)能技術(shù)

9、將是數(shù)據(jù)中心能源未來的發(fā)展方向。綜上，華為聯(lián)合“智領(lǐng) DC 計(jì)劃”委員會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢(shì)白皮書，洞悉趨勢(shì)，引領(lǐng)變革，為促進(jìn)數(shù)據(jù)中心行業(yè)健康發(fā)展提供參考，貢獻(xiàn)智慧。趨勢(shì)一綠 色D C“碳中和”成當(dāng)今世界最為緊迫的使命，世界主要經(jīng)濟(jì)體陸續(xù)作出碳中和目標(biāo)的承諾，超過 200 個(gè)國家制定了減排 NDC（National Determined Contributions）。其中，歐盟、日本、韓國等提出在 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和，中國提出 2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在“碳中和”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心行業(yè)將產(chǎn)生深刻變革，建設(shè)綠色低碳數(shù)據(jù)中心成為必然方向。綠色清潔能源將得到更

10、普遍應(yīng)用隨著化石能源資源和氣候環(huán)境約束日益趨緊，以綠色低碳為方向的新一輪能源革命正在全球蓬勃興起。隨著化石能源退出歷史舞臺(tái)，數(shù)據(jù)中心作為“高載能”產(chǎn)業(yè)，風(fēng)能、太陽能等清潔能源將更普遍地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心。圖1：綠色發(fā)電技術(shù)示意圖關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)更為嚴(yán)加管控近年來，各個(gè)地區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)中心的能耗限制趨嚴(yán)，在數(shù)據(jù)中心全生命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等）是大勢(shì)所趨，數(shù)據(jù)中心電能使用效率（PUE）和水資源使用效率（WUE）作為關(guān)鍵衡量指標(biāo)將被嚴(yán)加管控。2019年至今，中央及北京、上海、深圳等地均出臺(tái)相關(guān)政策嚴(yán)格控制新建、擴(kuò)建及改建數(shù)據(jù)中心 PUE 值。上海明確提出全市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心新增機(jī)架數(shù)嚴(yán)

11、格控制在 6 萬架以內(nèi)；堅(jiān)持用能限額，新建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 PUE 值嚴(yán)格控制在 1.3 以下，改建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 PUE 值嚴(yán)格控制在 1.4 以下。北京則明確提出加快對(duì)年均 PUE 高于 1.8 或平均單機(jī)架功率低于 3 千瓦的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行改造，開展節(jié)能改造節(jié)能量評(píng)估，改造后的計(jì)算型云數(shù)據(jù)中心 PUE 不應(yīng)高于 1.3、邊緣計(jì)算中心 PUE 不應(yīng)高于 1.6。此外，適度支持建設(shè)滿足不同發(fā)展階段與業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)業(yè)價(jià)值高、產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)強(qiáng)的新型云數(shù)據(jù)中心，新建云數(shù)據(jù)中心 PUE 不應(yīng)高于 1.3，單機(jī)架功率不應(yīng)低于 6 千瓦。隨著政策的不斷趨嚴(yán)和高效節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心 PUE 將進(jìn)入 1.

12、0 x 時(shí)代。新型節(jié)能技術(shù)逐步落地在大型數(shù)據(jù)中心園區(qū)，熱回收作為一種新型節(jié)能方案，已經(jīng)開始落地并得到成功實(shí)踐。越來越多的數(shù)據(jù)中心關(guān)注并重視回收廢熱價(jià)值，通過熱通道將數(shù)據(jù)中心設(shè)備多余熱量定向用于其他設(shè)施，提高余熱利用率，節(jié)省能源成本。案例與技術(shù)作為全國首個(gè) 100% 利用清潔能源運(yùn)營的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)示范基地，青海海南州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用智能微模塊解決方案，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，能效提升 30% 以上，年節(jié)省用電 1000 萬 kWh，每年減排 5955 噸二氧化碳。圖2：青海海南州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園趨勢(shì)二高 密 化IT 設(shè)備將向高算力、高功率密度演進(jìn)數(shù)據(jù)流量的迅速增長導(dǎo)致各個(gè)地區(qū)，尤其是一線城市的數(shù)據(jù)中心資

13、源日趨緊縮，通過提高機(jī)房單位面積內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算算力、存儲(chǔ)能力以及傳輸能力，才能最大程度發(fā)揮數(shù)據(jù)中心的價(jià)值，數(shù)據(jù)中心必將向高密化發(fā)展。同時(shí)，在國家政策和市場(chǎng)需求的共同推動(dòng)下，AI 生態(tài)不斷完善，AI 場(chǎng)景化應(yīng)用加速落地，伴隨AI 應(yīng)用的需求增長，AI 算力比重進(jìn)一步提升。按照趨勢(shì)，未來 5 年，IT 設(shè)備將逐步向高算力、高功率密度演進(jìn)，CPU 和服務(wù)器功率將持續(xù)提升。20001500100050002021 年2223 年2425 年X86ARMGPU圖 3：服務(wù)器功率演進(jìn)圖多樣化算力協(xié)同將成主流芯片的更新迭代是一個(gè)逐步發(fā)展的過程，未來 IDC 主流功率分布為 1530kW/R，呈現(xiàn)功率為 15kW

14、/R 的 x86、20kW/ R 的 ARM，以及 30kW/R 的 GPU 芯片在數(shù)據(jù)中心并存的現(xiàn)象。為平衡效率和成本，預(yù)計(jì)到 2025 年，主流云數(shù)據(jù)中心將形成 1530kW/ 柜混合部署形態(tài)，多樣化算力協(xié)同將成主流。30kW/R15kW/R20kW/RX86 ARM GPU圖 4：未來 IDC 主流功率分布示意圖案例與技術(shù)羅馬尼亞網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商 INVITE SYSTEM SRL 建設(shè)數(shù)據(jù)中心，采用智能鋰電 UPS 超高密供電方案，UPS 每個(gè)模塊功率密度達(dá) 50kVA/3U，整體占地面積僅為 1.19m2，使用鋰電池備電，相對(duì)鉛酸電池節(jié)省 占地 70%，可支撐更多 IT 業(yè)務(wù)運(yùn)行。趨勢(shì)三彈

15、 性 擴(kuò) 容一代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施將匹配 2 到 3 代 IT 設(shè)備IT 設(shè)備的生命周期一般為 35 年，其功率密度每 5 年翻一倍，而數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的生命周期為 1015 年。也就是說，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施需支持 23 代 IT 設(shè)備的功率演進(jìn)。1 代，單距功率 n2 代，單距功率 152n3 代，單距功率 34n3-5 年3-5 年3-5 年1015 年IT 生命周期數(shù)據(jù)中心生命周期圖 5：IT 功率演進(jìn)與數(shù)據(jù)中心生命周期圖 6：模塊化架構(gòu)支持多層堆疊模塊化架構(gòu)的廣泛應(yīng)用由于承載的 IT 業(yè)務(wù)不同，為匹配不同功率密度的 IT 設(shè)備，數(shù)據(jù)中心將采用全模塊化的架構(gòu)，如模塊化 UPS、模塊化鋰電、模

16、塊化配電等，才能以生命周期最優(yōu)的資本性支出（CAPEX）支撐 IT設(shè)備的演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)靈活部署、按需擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)分期投資。案例與技術(shù)華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案以“一層一 DC”的全新架構(gòu)重構(gòu)數(shù)據(jù)中心，結(jié)合了預(yù)制建筑技術(shù)與模塊化數(shù)據(jù)中心技術(shù)，將溫控、消防、供配電、管理等子系統(tǒng)預(yù)集成在模塊內(nèi)，支持功率密度彈性升級(jí)及垂直擴(kuò)容 , 分期靈活部署。圖 7：預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心趨勢(shì)四快 速 部 署業(yè)務(wù)需求短時(shí)爆發(fā)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)快速爆發(fā)的特征，受席卷全球的新冠疫情的影響，遠(yuǎn)程辦公、在線直播、線上醫(yī)療等業(yè)務(wù)側(cè)數(shù)據(jù)和流量需求激增，業(yè)務(wù)發(fā)放響應(yīng)速度從以周、天為計(jì)算周期，到要求以小時(shí)為單位計(jì)算，數(shù)據(jù)中心需要具備

17、更快的建設(shè)速度，及時(shí)供應(yīng)短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)的租戶和業(yè)務(wù)需求?？焖俨渴鸪蔀閯傂桦S著云計(jì)算的迅速發(fā)展，以 1000 柜為例，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)需要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)工勘、深化設(shè)計(jì)、土建施工、設(shè)備安裝、調(diào)試驗(yàn)收、試運(yùn)行、整改等過程，總體需要 20 個(gè)月以上的時(shí)間，周期長、過程復(fù)雜，難以匹配“云”的應(yīng)用需求。此外，為降低建設(shè)成本，許多數(shù)據(jù)中心向偏遠(yuǎn)地區(qū)轉(zhuǎn)移，往往面臨雨雪、凍土等不確定因素，這將進(jìn)一步拖長建設(shè)周期。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)中心由支撐系統(tǒng)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)于數(shù)據(jù)中心從業(yè)者來說，實(shí)現(xiàn)按需彈性擴(kuò)容，降低資金占用成本，可大大減少前期資本投入。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心快速部署，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)更快上線，將直接影響著投資收益。未來，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)

18、品上市時(shí)間（TTM）將從典型水平 9-12 個(gè)月降低至 6 個(gè)月，甚至 3 個(gè)月。業(yè)務(wù)指標(biāo)周天小時(shí)租戶需求客戶說租就租，需要及時(shí)供應(yīng)資本投入按需彈性擴(kuò)容，降低資本占用成本投資收益更快收益，緩解資本壓力圖 8：業(yè)務(wù)需求要求更快的建設(shè)速度案例與技術(shù)華為東莞云數(shù)據(jù)中心采用預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案，工廠預(yù)制和土建同時(shí)進(jìn)行，出廠前進(jìn)行預(yù)調(diào)測(cè)，二期規(guī)模為8MW，以 6 個(gè)月 1000 個(gè)機(jī)柜的超級(jí)速度完成交付。圖 9：6 個(gè)月，1000 個(gè)機(jī)柜 華為東莞云趨勢(shì)五架 構(gòu) 極 簡(jiǎn)各系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)融合極簡(jiǎn)數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)供電系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)采用分散部件集成的方式，導(dǎo)致不同設(shè)備分屬不同廠家、不同品牌，存在系統(tǒng)部署周期長且

19、復(fù)雜、運(yùn)維難等問題。未來，各系統(tǒng)將持續(xù)向一體化全鏈路融合演進(jìn)，UPS、溫控、母線等將向產(chǎn)品化、模塊化方向發(fā)展。以建設(shè)1500 柜的數(shù)據(jù)中心為例，采用分散采購、現(xiàn)場(chǎng)集成的傳統(tǒng)并機(jī)供電方案，交付時(shí)間需2 個(gè)月，面臨設(shè)備雜、占地大、效率低等問題，而采用工廠預(yù)制、全鏈融合的電力模塊方案，實(shí)現(xiàn)一站式交付，2 周即可交付，省時(shí) 75%，減少占地面積 40%。圖 10：供電系統(tǒng)融合示意圖架構(gòu)將走向預(yù)制化、模塊化傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)采用攢機(jī)模式，不僅建設(shè)周期長，初期投資成本大，而且各個(gè)子系統(tǒng)之間孤立，規(guī)劃和建設(shè)分離，拼湊式建設(shè)模式給后期運(yùn)維管理帶來了極大的難度。為應(yīng)對(duì)此弊端，數(shù)據(jù)中心級(jí)架構(gòu)極簡(jiǎn)將成為主流。模塊化逐

20、漸從數(shù)據(jù)中心的弱電設(shè)備、環(huán)境設(shè)備向整個(gè)數(shù)據(jù)中心延伸，從模塊化UPS、模塊化溫控、模塊化母線等數(shù)據(jù)中心部件到電力/ 水力模塊、微模塊、IT 模塊等模塊化解決方案再到一層一 DC 等模塊化數(shù)據(jù)中心。隨著用戶對(duì)于數(shù)據(jù)中心彈性建設(shè)、快速交付的要求愈發(fā)高，以及對(duì)邊緣數(shù)據(jù)中心的快速增加，微模塊數(shù)據(jù)中心、模塊化 UPS、模塊化溫控等模塊化產(chǎn)品將迎來海量的增長新機(jī)遇。在預(yù)制化、全模塊化設(shè)計(jì)下，將各個(gè)子系統(tǒng)預(yù)集成在模塊內(nèi)，在工廠進(jìn)行預(yù)制組裝，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，各個(gè)模塊品質(zhì)如一，多系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)，并且在出廠前完成全系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試，確保高質(zhì)量和高可靠性。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)只需完成極簡(jiǎn)施工，可大大降低現(xiàn)場(chǎng)管理難度及施工風(fēng)險(xiǎn)，有效提

21、升數(shù)據(jù)中心可靠性。整體而言，架構(gòu)極簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)中心具備快速部署、彈性擴(kuò)容、運(yùn)維簡(jiǎn)單、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。案例與技術(shù)華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心采用樂高積木搭建方式，一座 5 層 1000 柜的數(shù)據(jù)中心，地面主體建筑從無到有只需 7 天，整體端到端交付只需 6 個(gè)月，比傳統(tǒng)鋼混樓宇數(shù)據(jù)中心交付時(shí)間減少了 50% 以上。鋰進(jìn)鉛退，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)高密化和模塊化為在寸土寸金的數(shù)據(jù)中心提高單位面積運(yùn)營效率、進(jìn)一步解放人力，UPS、電池等電源及儲(chǔ)能設(shè)備也相應(yīng)在負(fù)載容量、智能化程度、運(yùn)維方式等做了不同程度的調(diào)整升級(jí)，鋰電的應(yīng)用成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)話題。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用鉛酸電池，應(yīng)用瓶頸日趨嚴(yán)重，存在系統(tǒng)割裂且復(fù)雜、占

22、地面積大、故障定位難等問題，隨著“鋰進(jìn)鉛退”趨勢(shì)推進(jìn)，以及鋰電池成本持續(xù)下降，鋰電將在數(shù)據(jù)中心得到規(guī)模應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心供配電逐漸走向全面鋰電化。鋰電池生命周期趨 勢(shì) 六全 面 鋰 電 化圖 11：傳統(tǒng)鉛酸電池 VS 鋰電池生命周期對(duì)比圖是鉛酸電池的兩倍，10 年內(nèi)無需更換，短時(shí)大倍率放電能力強(qiáng)，適合大電流短時(shí)備電，能量密度高，約為鉛酸電池的 3 倍，可節(jié)省占地面積 70%，承重要求低，支持模塊入列，無需考慮專業(yè)電池間，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的高密化和模塊化。鋰電優(yōu)勢(shì)日益凸顯，更為安全可靠據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中斷有 39% 由供配電引起，而供配電系統(tǒng)一旦中斷，數(shù)據(jù)中心損失將非常慘重。傳統(tǒng)鉛酸電池頻繁

23、充放電會(huì)造成活性物質(zhì)軟化等反應(yīng)，易膨脹爆炸引發(fā)火災(zāi)。而采用磷酸鐵鋰的智能鋰電系統(tǒng)可免去日常巡檢，在熱失控的情況下不產(chǎn)生氧氣，不起火，可靠性更高。在電網(wǎng)質(zhì)量惡劣的應(yīng)用場(chǎng)景，50% 的放電深度（DOD）情況下，鉛酸電池循環(huán)次數(shù)僅為約 150 次，更換次數(shù)頻繁，而同樣情況下，鋰電循環(huán)次數(shù)可達(dá) 5000 次，循環(huán)壽命長，優(yōu)勢(shì)明顯。VS10 年無需更換生命周期 5 年短時(shí)大倍率放電能力強(qiáng)，適合大電流短時(shí)備電短時(shí)放電能力差，大倍率放電場(chǎng)景成本高能量密度高，省地 70%（0.3A）無法靠墻，占地面積大（A）承重要求低，支持模塊入列（0.3-0.5A）承重要求高，需要單獨(dú)電池間（A）圖 12：鋰電池 VS 鉛

24、酸電池示意圖案例與技術(shù)世紀(jì)互聯(lián)蘇州國科數(shù)據(jù)中心采用智能鋰電 UPS 整體解決方案，端到端供配電占地面積節(jié)省了 50% 以上，出柜率提升10%。模塊化 UPS 智能休眠功能做到低載高效，每年可節(jié)省電費(fèi)上百萬元。圖 13：智能鋰電 UPS 助力打造創(chuàng)新型數(shù)據(jù)中心趨勢(shì)七風(fēng) 進(jìn) 水 退傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)將被逐步替代冷凍水系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，需經(jīng)過7 大部件（冷水機(jī)組、冷卻塔、蓄冷罐、溫控末端、水泵、板換、管理系統(tǒng)）的4 次換熱過程，工程性強(qiáng)、周期長，運(yùn)維復(fù)雜，不利于快速部署，適應(yīng)未來不確定的 IT 業(yè)務(wù)需求。從社會(huì)能耗的角度來看，在碳中和目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，世界各國都在倡導(dǎo)低PUE 的綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，2019 年，

25、北京、上海、深圳等一線城市紛紛出臺(tái)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，嚴(yán)控?cái)?shù)據(jù)中心 PUE 數(shù)值。在此趨勢(shì)下，傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)能耗高，耗水量大，將逐步被少水甚至無水的溫控系統(tǒng)所替代。圖 14：傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)示意圖最大化利用自然冷源，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)將成主流模塊化架構(gòu)的間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)采用一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一箱一系統(tǒng)，可縮短部署時(shí)間、降低運(yùn)維難度，同時(shí)充分利用自然冷卻資源，由 4 次換熱過程簡(jiǎn)化為 1 次，同時(shí)采用 AI 調(diào)優(yōu)，大幅降低溫控系統(tǒng)的電力消耗，減少耗水，進(jìn)一步降低 PUE 和 WUE，在氣候適宜區(qū)域?qū)⒊芍髁鳌０咐c技術(shù)圖 15：間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)演示圖烏蘭察布云數(shù)據(jù)中心采用FusionCol 間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)

26、，最大化利用自然冷源，全年平均 PUE 低至 1.15，相對(duì)傳統(tǒng)解決方案，數(shù)據(jù)中心整體年節(jié)省電費(fèi) 12%。圖 16：間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)助力建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心 中國烏蘭察布趨勢(shì)八全 數(shù) 字 化設(shè)備終端數(shù)字化依托人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，以及即時(shí)通信技術(shù)（5G、PLC、IoT）等技術(shù)的迅速發(fā)展，為應(yīng)用系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)打造了堅(jiān)實(shí)的數(shù)字化底座。數(shù)據(jù)中心將實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及微模塊的自我檢測(cè)、自我診斷，設(shè)置系統(tǒng)級(jí)、機(jī)房級(jí)、DC 級(jí)等多類型可視分析窗口，通過配電 / 制冷鏈路可視、設(shè)備故障影響分析、3D 可視化、溫度云圖、AI 遠(yuǎn)程巡檢、機(jī)器人近端巡檢、移動(dòng) APP 等保障數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施安全，大

27、幅度縮短故障修復(fù)時(shí)間、減少人工巡檢工作內(nèi)容、提高設(shè)備修復(fù)率。數(shù)字化技術(shù)普遍應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心全生命周期目前，數(shù)據(jù)中心已具備一定性能的動(dòng)力系統(tǒng)控制和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，未來，隨著數(shù)字化變革不斷深入，數(shù)字技術(shù)、通信技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用不斷增多，數(shù)字孿生技術(shù)將得到更普遍的應(yīng)用，融入數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、調(diào)優(yōu)等全過程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心可視可管可控，帶來極佳的數(shù)據(jù)中心全生命周期使用體驗(yàn)。案例與技術(shù)建行武漢南湖數(shù)據(jù)中心采用 DCIM 解決方案，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控一體化，通過三維建模精確定位全園區(qū)關(guān)鍵設(shè)備、管線、地下管網(wǎng)，有效提升應(yīng)急處置效率，事件根因分析時(shí)間縮短 60%，并且實(shí)現(xiàn) 100% 的維護(hù)保養(yǎng)端到端自動(dòng)跟蹤，通過數(shù)字化巡

28、檢，靈活規(guī)劃巡檢計(jì)劃，自動(dòng)生成巡檢報(bào)告，巡檢自動(dòng)化率提升到 90%。趨勢(shì)九A I智 能隨著IOT、AI 技術(shù)的不斷完善和普遍應(yīng)用，重復(fù)勞動(dòng)、專家經(jīng)驗(yàn)和商業(yè)決策將被逐漸替代，數(shù)據(jù)中心將逐步實(shí)現(xiàn)由運(yùn)維、節(jié)能、運(yùn)營等單域的智能化，向規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、優(yōu)化的全生命周期數(shù)字化和自動(dòng)駕駛演進(jìn)。AI 能效優(yōu)化AI 技術(shù)加持下，利用 AI 動(dòng)態(tài)建模技術(shù)，建立能耗與 IT 負(fù)載、氣候條件、設(shè)備運(yùn)行數(shù)量等的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可在保障設(shè)備、系統(tǒng)可靠的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)診斷各個(gè)子系統(tǒng)的能耗，準(zhǔn)確地推理和配置出數(shù)據(jù)中心最優(yōu)控制邏輯，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)，降低數(shù)據(jù)中心 PUE。圖 17：AI 能效管理系統(tǒng)界面AI 運(yùn)維過去，傳統(tǒng)大型數(shù)據(jù)中

29、心運(yùn)維主要依賴于人工，運(yùn)維效率低下，巡檢多為被動(dòng)響應(yīng)，質(zhì)量不可控，一位數(shù)據(jù)中心運(yùn)維工作人員花費(fèi)在設(shè)備巡檢和故障處理的時(shí)間超過 80%。同時(shí)，高達(dá) 38% 的數(shù)據(jù)中心招不到合格的運(yùn)維工程師，個(gè)別運(yùn)維人員存在專業(yè)技能有限，難以識(shí)別隱患等不足。數(shù)據(jù)顯示，2019 年數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施失效故障率比 2018 年上升 6%，其中 80% 為可預(yù)防性故障。未來，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施將逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)維的自動(dòng)駕駛。一方面，通過數(shù)字化技術(shù)，圖 18：AI 運(yùn)維管理系統(tǒng)界面可實(shí)現(xiàn) 7x24 不停時(shí)巡檢，大大提升運(yùn)維效率，降低對(duì)運(yùn)維人員的技能要求與依賴程度。另一方面，依托聲音識(shí)別、圖像識(shí)別、智能傳感器、機(jī)器人等，將極大提升數(shù)

30、據(jù)中心無人巡檢準(zhǔn)確度，變被動(dòng)告警為預(yù)測(cè)性維護(hù)，最大程度降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)和成本。AI 運(yùn)營AI 將逐漸替代重復(fù)勞動(dòng)、專家經(jīng)驗(yàn)和商業(yè)決策。通過 AI 仿真設(shè)備狀態(tài)和 AI 業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，自動(dòng)盤點(diǎn)數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)狀態(tài)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，因時(shí)制宜，選擇最佳配置方案，將避免有效資產(chǎn)限制，提升資源使用率和運(yùn)營收益，提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)營管理水平。案例與技術(shù)圖 19：AI 運(yùn)營管理系統(tǒng)界面在中國聯(lián)通河南中原數(shù)據(jù)基地，采用 iCooling 能效優(yōu)化解決方案，實(shí)現(xiàn)從制冷到“智冷”的革新性轉(zhuǎn)變，每年節(jié)省電力達(dá) 385 萬度，相當(dāng)于減少碳排放 1829 噸，約等于新種植 7.95 萬棵樹。趨 勢(shì) 十安 全 可 信數(shù)據(jù)中心基

31、礎(chǔ)設(shè)施作為數(shù)字底座，是海量數(shù)據(jù)承載的物理基礎(chǔ)，是信息集中處理、計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸、交換、管理的核心資源基地，也是當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵保障。而數(shù)據(jù)中心中基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性、安全性一直是較薄弱的環(huán)節(jié)，隨著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施智能化程度不斷提升，隨之面臨的網(wǎng)絡(luò)安全威脅成倍增加。數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心每次受到攻擊平均損失近 3000 萬元。從數(shù)據(jù)中心解決方案角度來看，需實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)、器件級(jí)、設(shè)備級(jí)三層預(yù)測(cè)性維護(hù)，同時(shí)具備硬件可靠性、軟件安全性、系統(tǒng)韌性、安全性、隱私性、可用性六個(gè)特征，分層級(jí)防御，鞏固數(shù)據(jù)中心安全可信。硬件可靠性：給定條件、給定時(shí)間區(qū)間內(nèi)確保無失效運(yùn)行的能力；軟件安全性：系統(tǒng)失效的情況下不損壞

32、環(huán)境或造成人員、財(cái)產(chǎn)的損失；系統(tǒng)韌性：系統(tǒng)受攻擊時(shí)，能夠保持最小核心系統(tǒng)運(yùn)行的能力；安全性：系統(tǒng)對(duì)惡意網(wǎng)絡(luò)威脅的防護(hù)能力；隱私性：系統(tǒng)保障客戶的數(shù)據(jù)和信息的能力；可用性：系統(tǒng)處于可服務(wù)的狀態(tài)。圖 20：數(shù)據(jù)中心解決方案六大特性示意圖案例與技術(shù)在iPower 技術(shù)加持下，華為DCIM 為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)提供部件壽命預(yù)測(cè)、“節(jié)點(diǎn)”溫度預(yù)測(cè)、鏈路診斷分析等功能，從被動(dòng)式維護(hù)到主動(dòng)預(yù)警，保障系統(tǒng)安全可靠。同時(shí)，華為 DCIM 通過傳輸加密、存儲(chǔ)加固等多重手段，以電信級(jí)安全設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造全方位安全“長城”，全方位保障數(shù)據(jù)安全?？偸龆聪ぺ厔?shì)，希望在未來抵達(dá)之前，讓數(shù)據(jù)中心能源演進(jìn)的脈絡(luò)清晰可見。以行踐

33、言，華為數(shù)據(jù)中心能源在產(chǎn)品和技術(shù)方面不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破，同時(shí)攜手行業(yè)客戶、合作伙伴、第三方組織等，構(gòu)建開放合作共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，踐行綠色可持續(xù)發(fā)展理念，助力碳中和目標(biāo)早日達(dá)成。縮略語序號(hào)縮略語中文名稱英文名稱1NDC國家自主貢獻(xiàn)National Determined Contributions2PUE能源利用效率Power Usage Effectiveness3WUE水資源使用效率Water Usage Effectiveness4IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心Internet Data Center5UPS不間斷電源Uninterruptible Power Supply6CAPEX資本性支出Capital Expenditure7TTM上市周期Time To Marketing8DOD放電深度Depth of Discharge圖表注釋序號(hào)圖表注釋Name of Figure1綠色發(fā)電技術(shù)示意圖National Determined Contributions2青海海南州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園Figure 3- Server Power Evolution3服務(wù)器功率演進(jìn)示意圖Water Usage Effectiveness4未來 IDC 主流功率分布示意圖