進入數字經濟時代,算力正在成為一種新的生產力,為千行百業(yè)的數字化轉型提供基礎動力。而數據中心作為算力的物理承載,更是數字經濟發(fā)展的關鍵基礎設施。由中國信息通信研究院發(fā)布《數據中心白皮書(2022年)》顯示,2021年全球數據中心市場規(guī)模超過679億美元,較2020年增長9.8%。預計2022年市場收入達到746億美元。

在科幻電影《流浪地球2》中,550W是一部體積小、便攜帶、適應性強的量子計算機,不僅參與到各地行星發(fā)動機建設、運轉以及維修過程中,還負責管理空間站事務,成為“流浪地球”計劃輔助執(zhí)行者;在現實生活中,ChatGPT從作詩到寫文章,從編代碼到回答問題,幾乎無所不能。

盡管最新發(fā)布的大型多模態(tài)模型GPT-4沒有公布參數量,也沒有透露所使用的數據和算力,但一定不是一個小數目?；仡機hatGPT的發(fā)展歷程可以看出,從初代模型到GPT-3代模型,參數量從1.17 億提升至1750 億,訓練數據量也由5GB提升至45TB。人工智能大模型的興起,正在給算力和數據存儲的基礎設施——數據中心提出更高要求。

而數據中心作為數字經濟發(fā)展的基礎設施,伴隨著行業(yè)數字化轉型的深入開展,以及人工智能等新技術的崛起,正呈現出新的發(fā)展特點和趨勢。作為數據中心產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的積極踐行者,華為數據中心能源基于自身對行業(yè)的理解和洞察,并廣泛聆聽業(yè)界專家的聲音,也對未來五年數據中心的發(fā)展趨勢給出了自己的判斷。

從低碳化、可持續(xù)發(fā)展到快速部署、高密化、彈性擴容;從預制化、儲備一體到分布式制冷、智能營維、安全可信,華為數據中心能源對產業(yè)趨勢的預判,既是對傳統(tǒng)數據中心向新型數據中心演進的重要參考,也是對數據中心產業(yè)未來創(chuàng)新發(fā)展的深刻洞察。

在可預見的未來,數據中心能源呈現十大趨勢

進入數字經濟時代,算力正在成為一種新的生產力,為千行百業(yè)的數字化轉型提供基礎動力。而數據中心作為算力的物理承載,更是數字經濟發(fā)展的關鍵基礎設施。由中國信息通信研究院發(fā)布《數據中心白皮書(2022年)》顯示,2021年全球數據中心市場規(guī)模超過679億美元,較2020年增長9.8%。預計2022年市場收入達到746億美元。

在數據中心產業(yè)快速發(fā)展的背后,一些新技術、新趨勢正在逐漸顯現出來。2023年3月23日,華為舉辦數據中心能源十大趨勢發(fā)布會并發(fā)布白皮書。在發(fā)布會上,華為數據中心能源領域總裁費珍福對十大趨勢一一進行了詳細解讀:低碳化、可持續(xù)發(fā)展、快速部署、高密化、彈性擴容、預制化、儲備一體、分布式制冷、智能營維、安全可信。

趨勢一:低碳化。在全球氣候變化的大背景下,越來越多的數據中心開始加大對碳排放的關注。數據中心要實現低碳化,應該從源頭、使用和回收三方面發(fā)力:在源頭上,數據中心應加大綠色能源的使用;在使用上,數據中心要更加關注能源的高效利用;在回收上,數據中心則要加大對余熱的回收再利用。

趨勢二:可持續(xù)發(fā)展。數據中心的可持續(xù)發(fā)展,不僅要支撐數字經濟發(fā)展需要,自身也要實現集約、高效、綠色、安全、持續(xù)的健康良性發(fā)展。要做到這一點,數據中心的評價指標就要從“唯PUE論”走向“xUE”綜合指標評價,包括用電效率(PUE),用水效率(WUE)、資源效率(GUE)、環(huán)保效率(CUE)等。此外,污染物排放、噪音污染等也是未來新建數據中心的重點考量標準。

趨勢三:快速部署。隨著AI、HPC等的發(fā)展,全球算力需求快速增長,數據中心必須要更快部署,才能滿足算力需要。未來5年,在全球算力高速增長的驅動下,數據中心的建設速度將從當前平均9~12個月,縮短到6個月,甚至更短。

趨勢四:高密化。后摩爾定律時代,芯片、服務器技術的發(fā)展,正在推動數據中心從低功率密度走向高功率密度。未來,在IDC或云計算的主流業(yè)務應用場景中,x86服務器、ARM服務器以及AI服務器將會混合使用,預計到2027年,一個典型的數據中心,其單機柜功率將從當前的6~8kW/柜提升到12~15kW/柜。

趨勢五:彈性擴容。一般情況下,數據中心的生命周期在10~15年,而存儲、服務器的生命周期只有3~5年,這就意味著,在一個數據中心中往往會同時存在三代存儲、服務器產品,因此,未來數據中心必須要具備彈性升級能力,1代基礎設施能夠匹配未來2~3代IT功率的演進。

趨勢六:預制化。如今,預制化已經成為數據中心建設的主流方式。首先是產品的預制化,包括供電系統(tǒng)預制化與溫控系統(tǒng)預制化,讓客戶可以像選購產品一樣選購供電和溫控系統(tǒng);其次是數據中心整體的預制化,未來,大型數據中心將走向集約化、規(guī)模化,從千柜建筑到萬柜園區(qū),基礎設施要求按需部署、安全可靠,預制化將成為重要手段。

趨勢七:儲備一體。隨著電網中可再生能源的占比快速增加,電網的穩(wěn)定性正面臨新的挑戰(zhàn),采用儲備一體的方式,可以更好地解決數據中心供電可靠性問題。首先,通過參與電網的調頻調峰,既能解決電網穩(wěn)定性問題,又能獲取相應收益;其次,可基于各區(qū)域的峰谷價差進行獲利;第三,通過儲能削峰,可提升出電率,從而部署更多IT機柜,實現更高收益。

趨勢八:分布式制冷。據Uptime統(tǒng)計,制冷系統(tǒng)故障是繼供電、網絡故障之后數據中心的第三大宕機原因。傳統(tǒng)集中式制冷故障域大,可靠性低,一旦出現故障,往往會影響整個數據中心的可靠運行;而分布式制冷針對單個Datahall配置冷源,并按需設置冗余,單臺設備故障機房仍可正常運行,不會對其它機房造成任何影響,可大幅提升數據中心的可靠性。

趨勢九:智能營維。在數據中心運維管理需求和創(chuàng)新管理技術的雙重驅動下,智能營維的重要性日益凸顯。一方面,智能運營通過對業(yè)務負載的模型進行預測,可以更有針對性地指導冷、電、空間資源的分配,實現資產價值最大化;另一方面,智能運維可以對海量的配置、狀態(tài)、告警、日志等運維數據進行分析,實現隱患識別、故障定位、節(jié)能調優(yōu)等,提升數據中心運維效率。

趨勢十:安全可信。數據中心作為數字世界的底座,是當今社會經濟正常運轉的關鍵保障,安全可信的重要性不言而喻。數據中心應該同時具備可靠、可用、安全、韌性、安全、隱私六個方面的能力。數據中心要做到這一點,需要在硬件層面,結合預測性AI,從被動安全走向主動安全;在軟件層面,構建從系統(tǒng)接入到結果審計的分層級防御能力,從而有效抵擋惡意或非惡意的人為攻擊和威脅。

打造創(chuàng)新產品,讓下一代數據中心照進現實

針對新型數據中心的建設,早在2021年,工信部發(fā)布的《新型數據中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》就已經提出:與傳統(tǒng)數據中心相比,新型數據中心具有高技術、高算力、高能效、高安全等特征。

如今,華為數據中心能源所提出的十大趨勢,無疑是對新型數據中心這幾大特征的細化和深入剖析。與此同時,華為數據中心能源也在基于“綠色、極簡、智能、安全”四大核心理念,打造面向大型數據中心、中小型數據中心和關鍵供電的三大場景化解決方案,包括預制模塊化數據中心、智能微模塊、智能供電(UPS、智能鋰電、電力模塊)、智能溫控、智能管理系統(tǒng)等,切實幫助數據中心產業(yè)加速邁向低碳智能新時代。

預制模塊化數據中心是面向新建無樓場景的解決方案,具有快速交付、PUE可承諾等優(yōu)勢。預制模塊化數據中心融合箱式裝配式建筑及智能模塊化數據中心技術,采用全模塊化設計,可預制化交付。功能模塊在工廠預制、預調測,建設周期相比傳統(tǒng)方案加快50%以上。

武漢市在建設人工智能計算中心過程中,通過采用預制模塊化數據中心解決方案,實現180天項目投運,上線時間縮短50%以上,大幅減少建筑垃圾。不僅如此,武漢人工智能計算中心借助整體的數據中心設計以及AI節(jié)能等智能化手段,將PUE降至1.25,每年可節(jié)省超過340萬度電,生命周期內預計減少碳排放42000噸。

智能微模塊是面向室內場景的模塊化數據中心解決方案,具有快速交付、不挑機房環(huán)境等優(yōu)勢。智能微模塊通過i3(iPower、iCooling、iManager)構筑核心子系統(tǒng)智能化,可全面提升供配電,溫控系統(tǒng)可靠性、節(jié)能性。

青海省海南州大數據中心主機房通過采用華為智能微模塊解決方案,已經將“極簡、綠色、智能、安全”落到實處。其中,數據中心建設進度比原計劃提前了3個月;實測PUE達到1.4以下,比傳統(tǒng)數據中心建設能效提高30%以上;實現供電、制冷、運維智能化管理;數據中心設計符合Tier3+和國標A級設計標準。由此,海南州大數據中心也成為青海省最先進、可靠性等級最高的云計算數據中心。

智能供電包含UPS、智能鋰電及電力模塊等產品和解決方案,通過融合“比特管理瓦特”的理念,智能供電利用AI技術實現了預測性維護,可有效降低運維難度,為數據中心及關鍵供電提供可靠綠色的供電解決方案。

三峽集團在打造華中地區(qū)最大綠色零碳數據中心集群過程中,借助全鏈融合電力模塊解決方案,比原規(guī)劃多部署機柜500個;借助高效溫控結合AI能效調優(yōu),實現年省電超過5000萬度;采用綠色預制化建設模式,將TTM縮短50%,實現業(yè)務提前一年上線。

智能溫控包含間接蒸發(fā)冷卻、風冷和冷凍水等產品解決方案,通過架構和核心器件的創(chuàng)新,并融合”Bit管理Heat”的理念,可更加高效利用自然冷源,為數據中心提供可靠綠色的制冷解決方案。

智能管理系統(tǒng)則包含本地版本、云化版本的管理系統(tǒng),以及iCooling@Al能效調優(yōu)方案,借助AI、大數據等技術的應用,為數據中心提供統(tǒng)一管理、高效運維運營能力和AI節(jié)能優(yōu)化能力。

華為貴安數據中心通過采用AHU散熱技術最大化利用自然冷源,以及基于AI的iCooling解決方案進行能效調優(yōu),實際運行時的PUE可低至1.12,每年可減少碳排放81萬噸;中國聯(lián)通中原數據基地采用華為iCooling方案,實現了能效的全局優(yōu)化,冷凍站的總功耗下降了8%~10%,溫控系統(tǒng)末端能耗降低了約10%,有效降低數據中心PUE約12%,每年節(jié)省電力高達832萬度。

繼往開來,用持續(xù)創(chuàng)新譜寫數據中心能源新篇章

得益于新基建、“東數西算”工程的持續(xù)推進,以及大數據、人工智能等新技術的應用,數據中心產業(yè)在過去幾年間一直保持著快速發(fā)展勢頭。而對于華為數據中心能源來說,剛剛過去的2022年既是創(chuàng)新產品持續(xù)迭代的一年,也是備受客戶和伙伴認可的一年。

2022年5月,憑借出色的產品表現和服務,華為數據中心能源獲得來自客戶、合作伙伴和專業(yè)評委的一致認可,連續(xù)三年獲評DCS AWARDS“年度最佳數據中心設施供應商”;華為智融電力模塊、新一代邊緣數據中心解決方案、超融合智能供配電技術及數據中心不間斷電源超級ECO技術等也是廣受贊譽,榮獲多個創(chuàng)新成果獎。

去年年底,華為電力模塊、模塊化不間斷電源(UPS)、智能鋰電(SmartLi)、間接蒸發(fā)冷卻、行級直流變頻空調、智能微模塊、預制模塊化、制冷系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)(iCooling)等八項創(chuàng)新節(jié)能技術和高效節(jié)能設備,更是入選《國家工業(yè)和信息化領域節(jié)能技術裝備推薦目錄(2022)》,成為新型數據中心建設的優(yōu)選項。

不久前,科智咨詢發(fā)布的《2022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》預測,未來三年,傳統(tǒng)IDC業(yè)務市場規(guī)模將持續(xù)增長,預計到2025年將達到2165億元,三年復合增長率可達17.2%。面對數據中心產業(yè)發(fā)展的新機遇,華為總結出數據中心能源十大趨勢,不僅為數據中心的設計、建設和營維標出了關鍵點,也為整個數據中心產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展描繪出一條清晰路徑。

更重要的是,華為不止給出了對數據中心能源未來發(fā)展趨勢的洞察,還憑借持續(xù)的技術創(chuàng)新和深厚的應用實踐,為傳統(tǒng)數據中心向下一代數據中心的升級提供了一整套創(chuàng)新產品和解決方案,將數據中心能源的十大趨勢落到實處,加速新一代數據中心的發(fā)展和建設。