下一代數(shù)據(jù)中心如何優(yōu)化能源使用，以提高可持續(xù)性

下一代數(shù)據(jù)中心如何優(yōu)化能源使用，以提高可持續(xù)性

數(shù)據(jù)無處不在，我們都依賴它。因此，全球數(shù)據(jù)中心的容量繼續(xù)以指數(shù)級的速度增長，這給電網(wǎng)帶來了壓力。對數(shù)據(jù)中心的全球能源消耗的各種估計從1%到2%不等。這一數(shù)字相當于每年約900太瓦時，約占碳或溫室氣體(GHG)排放總量的0.3%。

這種級別的數(shù)據(jù)中心容量構成了此時此地。想想數(shù)字化轉型的快速加速所推動的近期增長。幾乎每個行業(yè)——金融、零售、制造、醫(yī)療保健、教育、政府，都在迅速采用數(shù)字技術和面向客戶的數(shù)字體驗，以建立或推動、維持和發(fā)展其業(yè)務。眾所周知，數(shù)字技術與計算、網(wǎng)絡和存儲密不可分，更不用說可以隨時隨地使用或訪問的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和應用程序了。如果將移動設備添加到上述數(shù)據(jù)中心的GHG的0.3%中，這個數(shù)字將增長到全球GHG的近2%！

這場景聽起來像一個數(shù)據(jù)中心。事實上，一切都開始看起來像一個數(shù)據(jù)中心。有些人可能稱之為“邊緣計算”；有些人可能稱之為分布式網(wǎng)絡。不管稱呼是什么，事實是:下一代數(shù)據(jù)中心不再只是沒有窗戶的大建筑，以及一排排服務器和無數(shù)嗶嗶作響的藍光。因此，作為所有數(shù)據(jù)中心的“核心”(計算、網(wǎng)絡和存儲)的“數(shù)字基礎設施”突然出現(xiàn)在很多地方，且占用的空間更小。不用說，這些環(huán)境消耗能源!且還很多。Gartner報告稱，到2025年，預計75%的企業(yè)數(shù)據(jù)將在邊緣環(huán)境中創(chuàng)建和處理。到2022年，全球在邊緣計算上的支出預計將達到1760億美元，比2021年增長14.8%。根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司的全球邊緣支出指南，企業(yè)和服務提供商在用于邊緣解決方案的硬件、軟件和服務上的支出預計將維持這種增長速度到2025年，屆時支出將達到近2740億美元。

數(shù)據(jù)中心容量的增長主要有兩個原因:

1、云和服務提供商：廣泛的數(shù)字化和云化，無處不在

當今的數(shù)字化需要更多的計算、網(wǎng)絡和存儲能力，所有這些都轉化為對更多能源的需求。從“超大規(guī)模云”和區(qū)域數(shù)據(jù)中心的配置，行業(yè)分析師預測，到2032年，年復合增長率將在5%到10.5%之間。且這個市場應該會繼續(xù)增長和擴張。

2、邊緣：需要更多的帶寬和速度!

“自動駕駛時代”——汽車、當日送貨無人機、電動汽車(EV)充電網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)、城市和建筑、工業(yè)4.0、制造業(yè)等，依賴于低延遲、高帶寬的網(wǎng)絡基礎設施，以支持關鍵任務應用和消費者驅動的期望所要求的速度。5G的廣泛采用指日可待。這實際上是在增強當前的容量需求？簡單來說，本地化的計算、網(wǎng)絡和存儲，結合更高效的網(wǎng)絡，將越來越多的設備和應用程序“互連”起來——現(xiàn)在需要基于云的計算大腦。

從一個超高的層面來思考：如今的互聯(lián)網(wǎng)，建立在Al Gore和AOL時代，大致是為了連接人們而設計的。我們需要一條“自主時代”(包括元宇宙)的信息高速公路，連接機器和事物，而不是人。機器和其他東西的數(shù)量遠遠超過了人的數(shù)量。到2020年，世界人口約為80億，聯(lián)網(wǎng)設備約為200億臺，預計年增長率為14-16%。

讓我們更深入地了解對更多帶寬和速度的需求。這是投資的一大推動力。從網(wǎng)絡(光纖、5G)到超大規(guī)模再到區(qū)域數(shù)據(jù)中心的基礎設施建設，甚至還有更多的互連。所有這些都將需要更多的能源，進而推動“重新思考”邊緣、網(wǎng)絡邊緣、微邊緣和互聯(lián)數(shù)據(jù)中心的設計、運營和維護的需求。

滿足飛速增長的數(shù)據(jù)中心容量的能源需求

迫在眉睫的問題是:“在解決業(yè)務連續(xù)性和正常運行時間的同時，如何解決對更多能源的需求?”大約10年前，數(shù)據(jù)中心被認為是“耗能大戶”，而我們正在努力克服這一特征。隨著數(shù)字技術的發(fā)展，我們不能倒退。

通常，為了保護不間斷電源(UPS)和運行時間有限的電池電源之外的業(yè)務連續(xù)性和正常運行時間，柴油發(fā)電機在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都發(fā)揮了作用。轉向基于非化石燃料為基礎的解決方案，不僅是可持續(xù)發(fā)展的當務之急，也是企業(yè)的責任。具有諷刺意味的是，數(shù)字化是平衡產(chǎn)能需求和能源使用的關鍵。其核心是以下五個方面:

1、基于電力的“prosumer”模式。數(shù)據(jù)中心所有者可以使用更多的綠色能源來生產(chǎn)和消費電力。事實上，正是數(shù)字化通過智能電表和互聯(lián)配電架構實現(xiàn)了這種雙向的能源靈活性。數(shù)字化微電網(wǎng)是prosumer模式的另一種選擇。

2、“綠色制氫”過程。傳統(tǒng)上，我們一直在開發(fā)生產(chǎn)氫的解決方案，采用完善的熱電和電解工藝，消耗化石燃料的電力，將水分解為氫氣和氧氣。然而，綠色制氫利用直接太陽能水分解技術，利用可持續(xù)的光能將水分解為氫氣和氧氣，以及依靠微生物(如細菌和微藻)通過陽光或有機物生產(chǎn)氫氣的生物過程。在這些下一代綠色氫氣的案例中，不會從公用事業(yè)抽取電力（或化石燃料）來生產(chǎn)氫氣。

3、采用電池技術創(chuàng)新。新的化學和電池類型在這一領域處于領先地位，電池儲能系統(tǒng)(BESS)正在開發(fā)和調整/縮放，以供公用事業(yè)使用。

4、可再生能源，如光伏(PV)和風力發(fā)電系統(tǒng)，也在增加電力生產(chǎn)/可用性。當這些系統(tǒng)產(chǎn)生的電力超過設施所需時，電力可以重新投入電網(wǎng)(prosumer)。

5、微電網(wǎng)：一種可以管理多種不同能源的系統(tǒng)，如公用事業(yè)、太陽能、風能、BESS甚至發(fā)電機，是這種在降低排放的同時保持彈性的替代形式的根源。數(shù)字能源管理、電網(wǎng)和微電網(wǎng)軟件是將所有這些可再生能源聯(lián)合起來并加以協(xié)調的“弦”。這條道路已經(jīng)被證明是電力+數(shù)字=可持續(xù)發(fā)展的公式。如果以數(shù)字化方式進行協(xié)調，電力來源可以在任何給定時間滿足需求，從而提高電力生產(chǎn)效率，進而減少能源浪費。

隨著新一代數(shù)據(jù)中心格局的生根發(fā)芽，什么正在浮出水面?是軟件定義的解決方案。向各種規(guī)模的更多數(shù)據(jù)中心的轉變、以及能源需求和生產(chǎn)需求的不斷增加，正在促進許多這些遠程和無人值守的數(shù)據(jù)中心/關鍵任務環(huán)境的設計、運營和維護的轉變。確實，將硬接線組件擰入墻壁的日子已經(jīng)一去不復返了。

因此，下一代數(shù)據(jù)中心是網(wǎng)絡系統(tǒng)和為遠程管理而調優(yōu)的軟件定義設施的集合。數(shù)據(jù)智能和分析成為中心舞臺，使操作、故障排除、維修和維護更加高效和靈活。所有這些都需要更多的計算、網(wǎng)絡和存儲?？吹窖h(huán)了嗎?“數(shù)字化”再一次成為了驅動因素，為更可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心鋪平了道路——無論是在綠色能源使用方面，還是在優(yōu)化成本和風險帶來的業(yè)務增長方面。

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