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能耗問題顯現,實現綠色新基建要過幾道關

2022.03.28

數字經濟快速發展推動數據量爆發式增長,能耗問題開始顯現?!督洕鷧⒖紙蟆酚浾呓赵谡憬?、海南、湖南等地采訪發現,數字經濟帶動數據傳輸、存儲、計算、應用環節和互聯設備能耗大幅上升,使得部分新基建成為耗電大戶。相關專家指出,部分新基建如果邁不過能耗這道坎,將會使綜合效益大打折扣,應采取措施推動新基建進一步實現綠色低碳高質量發展。

 

部分新基建能耗問題凸顯

 

近年來,新基建在我國發展迅猛。新基建項目主要包括的5G基建、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、工業互聯網、特高壓、人工智能等,這些領域也是當前各地高質量發展的重要抓手。公開資料顯示,深圳于2020年發布首批95個新基建項目,總投資額4119億元。同年,上海也發布了未來3年約2700億元的新基建投資項目。

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與此同時,部分新基建的能耗問題日益凸顯。

 

以新基建中的核心基礎設施數據中心為例,其能耗巨大已成為一個無法回避的問題,被公認為“不冒煙的鋼鐵廠”。

 

國家綠色技術交易中心副主任劉周斌介紹,數據中心是集中儲存和處理數據的場所,在驅動服務器等硬盤設施所需的電力之外,還需要通過空調、冷水機等輔助設施降溫,以及備用電源提供不間斷電源保障。20201月至5月,一座東部城市的53座數據中心“吃”掉了總計5.97億千瓦時電量,相當于當地20萬個家庭一整年的用電量。

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國網杭州市余杭區供電公司綜合能源事業部常務副主任李楠告訴記者,5G卡的數據運行速度、頻率比4G快很多,但5G基站功耗約為4G基站的3.5倍。

 

同時,由于信號傳輸距離縮短,基站覆蓋面積變小,5G基站數量必須比4G基站數量多很多才能達到相同覆蓋范圍,總體能耗也會大大增加。因為耗電量大,“5G時代,通信行業是給電力公司打工的”等調侃之語在業內廣為流傳。

 

中國移動海南公司相關負責人告訴記者,隨著5G、互聯網數據中心、云計算等新基建的建設及遠期6G網絡建設,企業能耗將長期處于高速增長態勢,處理好發展和減排的平衡問題是企業面臨的新挑戰。

 

數字時代高度依賴數字設備,幾乎所有數字基礎設施均由電力驅動且需24小時不間斷運行,5G基站、數據中心、邊緣計算服務器等消耗的電量遠大于日常電子消費品。但由于數字設備在傳統六大高耗能行業范圍之外,是新產業、新事物,人們往往會忽略其能耗狀況,數字設備能耗問題難以受到應有的重視。

 

實現綠色新基建還有幾關

 

中國電子節能技術協會數據中心節能技術委員會秘書長呂天文等專家表示,部分新基建能耗總量控制問題非常緊迫。近年來,我國數字新基建能效水平不斷提高,一些優秀綠色數據中心電源使用效率(PUE)全球領先,5G基站的單站能耗相比5G建設之初下降了約25%。但隨著中國數字化業務呈倍數級增長,新基建的能耗和碳排放量的總體規模仍呈現上升趨勢。

 

咨詢機構ICTresearch預測,我國數據中心面積到2025年將由現在的3000萬平方米快速增長到6000萬平方米。而據業內人士測算,一個數據中心從建成到退役的全生命周期成本中,能耗成本占據40%-50%。

 

“現在的區域布局存在一定問題。由于帶寬、資源、環境、經濟的一些因素,數據中心主要集中在京津冀、長三角和珠三角。這種發展趨勢導致形成了一些電力使用的孤島,數據中心變成了吃掉當地能耗的‘電老虎’?!眳翁煳谋硎?。

 

中國數據中心產業發展聯盟此前發布調研報告稱,中國中西部的數據中心資源相對過剩,西部的數據中心整體空置率在50%以上,部分區域上架率不足10%。報告顯示,造成西部空置率高的主要因素是:客戶需求不足、網絡資源支持不足、位置偏遠、 本地運維人才匱乏等。

 

同時,基于降碳的緊迫性,新基建節能產品步入創新爆發期,一些高能效的供配電產品以及組裝和模式的創新不斷出現,如疊層數據中心、廂體數據中心、柜式數據中心等。

 

但部分新基建節能產品普遍存在的問題在于缺少標準和被廣泛認可的概念、技術方案,給新基建產品節能改造帶來很大障礙。“沒有標準,設計院如何設計?如何把它們落地應用?就存在問題?!眳翁煳恼f:“舉個例子,老舊數據中心節能改造市場發展非常迅速,但基本是散點式的,缺乏共識,就會導致部分項目難以落地?!?/span>

 

此外,部分新基建產品的能源效率尚未獲得全過程測算和管理,能源效率突出的問題是片面要求基礎設施的能效,對于用電量最大的IT設備缺乏有效能效監管,服務器、網絡、存儲還沒有能效標準或正在制定標準,而這些都是耗電量非常大的設備。

 

多路徑探索新基建“減碳”

 

業內人士認為,新基建和綠色低碳不是“對手”而是“朋友”,需探索多條路徑持續為新基建“減碳”。

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首先,應進一步科學統籌地區間布局,高效使用綠電。業內普遍認為,“東數西算”將東部地區有關后臺加工、存儲備份等非實時算力需求盡可能向西部風光資源富集、氣候適宜的地區轉移,能夠提升數據中心和5G基站綠色電能使用水平。

 

國家超級計算長沙中心總工程師、湖南大學教授唐卓在接受媒體采訪時表示:“‘東數西算’工程絕對不是對東部經驗的直接復制,該工程對數據中心建設提出了更高的要求。新的數據中心在建設之初便要立足算力網絡,設計高存儲量、高帶寬,通過統一規劃,實現算力資源合理調度,進而降低能耗?!?/span>

 

其次,加快創新節能技術,建立相關標準。海南省綠色金融研究院管委會主任尤毅認為,應加快節能5G基站等推廣應用,采用新工藝、新材料、新方案、新設計,降低基站設備能耗。

 

劉周斌等專家建議,支持采用液冷、機柜式模塊化、余熱綜合利用等方式建設數據中心。202010月,浙江寧波北侖高塘變電站建設了浙江首臺PUE低于1.1的室外模塊化浸沒式液冷數據中心,相較于傳統數據中心,每年可節約電量49萬千瓦時。

 

同樣不可忽視的是加強精細化管理,妥善處理能耗增長點。李楠建議,用系統思維從全生命周期的角度,鼓勵在數據中心和5G網絡管理中應用人工智能技術,加強自動化、智能化能耗管理,“我們監測到,每天的飯后時間是5G基站用能高峰,功率最高、能耗最大。5G基站原本也有備用電池,通過技術改造可以在全社會用電低谷的凌晨1點至7點、中午13點至15點充電,在全社會用電高峰的上午9點至11點、傍晚18點至20點放電,電費可下降一半?!?/span>

 

浙江移動董事長鄭杰建議,將數字新基建納入碳排放權交易市場和用能權交易市場,實行綠色金融配套的政策框架和激勵機制,探索節能降碳財政獎補機制。


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