據國際能源署研究人員估計，到2025年，全球數據中心將使用全球25%的電力。這比世界上任何一個(gè)國家的用電量都多，你會(huì )很高興聽(tīng)到這個(gè)預測到目前為止還沒(méi)有實(shí)現，你可能想知道，“數據中心消耗到底需要多少柴油發(fā)電機組和其他類(lèi)型發(fā)電機組？”
全球數據中心每年消耗大約200太瓦時(shí)(TWh)的能源，其中幾乎全部是柴油發(fā)電機組；這大約是世界用電量的1%。雖然這遠低于上述預測，但它仍然使數據中心成為相當大的能源消耗者。然而，數據中心行業(yè)在提高能源效率方面取得了重大進(jìn)展。這導致近年來(lái)數據中心的能源消耗趨于平穩。更令人興奮的是，該行業(yè)能夠在成功滿(mǎn)足客戶(hù)日益增長(cháng)的服務(wù)需求的同時(shí)實(shí)現能源消耗平穩。既然已經(jīng)涵蓋了有關(guān)數據中心能源使用的基礎知識，那么讓我們來(lái)看看未來(lái)幾年您可能會(huì )更頻繁地聽(tīng)到的三個(gè)數據中心能源趨勢。
環(huán)保意識的增強正在推動(dòng)對脫碳的關(guān)注
從航空公司到數據中心，降低碳排放和脫碳在大多數行業(yè)中越來(lái)越受到關(guān)注。在使用200 TWh電力的過(guò)程中，數據中心會(huì )產(chǎn)生大量的碳足跡。這是因為它們通常依賴(lài)于世界上目前仍以柴油發(fā)電機組為主的發(fā)電組合。數據中心行業(yè)最流行的兩條脫碳途徑是直接使用可再生能源和使用可再生能源信用額度(REC)。直接使用可再生能源：數據中心完全或部分由可再生能源供電，例如地熱、水力、太陽(yáng)能和風(fēng)能。雖然這是對環(huán)境更有利的方法，但由于可再生能源的間歇性，它也更具挑戰性。數據中心運營(yíng)商要么依靠現有的電力市場(chǎng)，要么在某些情況下依靠?jì)δ苓x項來(lái)應對這一挑戰。
使用可再生能源信用(REC)：在這種情況下，數據中心運營(yíng)商購買(mǎi)可再生能源和相關(guān)的REC。如果可再生能源是在遠離數據中心的地方生產(chǎn)的，運營(yíng)商會(huì )將可再生能源賣(mài)回電網(wǎng)，并使用可再生能源來(lái)抵消其碳足跡。這是整個(gè)數據中心行業(yè)的普遍做法，也是谷歌成為全球最大的可再生能源企業(yè)買(mǎi)家的部分原因.以下是這種方法的好處：它讓可再生能源供應商客戶(hù)承諾投資新項目，即使數據中心不一定使用可再生能源。換句話(huà)說(shuō)，這種方法向電網(wǎng)提供了越來(lái)越多的可再生能源供我們所有人使用。同時(shí)，批評人士強調，這種方法不一定會(huì )減少數據中心的碳排放。預計這兩種方法將在數據中心行業(yè)的脫碳道路上共存。
數據中心電力網(wǎng)絡(luò )分布圖
現場(chǎng)發(fā)電量增加
數據中心通常依賴(lài)電網(wǎng)作為主要電力來(lái)源。雖然依靠電網(wǎng)很方便，但數據中心的持續擴展可能會(huì )給現有的電網(wǎng)基礎設施帶來(lái)額外的壓力，從而導致電網(wǎng)不穩定。在某些地區，數據中心的增長(cháng)和能源需求可能超過(guò)電網(wǎng)基礎設施能力和投資。為了應對這些挑戰，一些數據中心運營(yíng)商可能會(huì )部署現場(chǎng)發(fā)電。光伏(PV)陣列、柴油發(fā)電機組和燃料電池是現場(chǎng)發(fā)電的常見(jiàn)來(lái)源。這些資源也稱(chēng)為分布式能源(DER)，可以連接到公用設施或與公用設施隔離（稱(chēng)為孤島運行）作為微電網(wǎng)運行。固定能量存儲也可以并入微電網(wǎng)中，從而增強與公用事業(yè)隔離運行的能力。現場(chǎng)發(fā)電允許數據中心運營(yíng)商在可用時(shí)使用來(lái)自更清潔能源的電力，同時(shí)在最清潔能源不足時(shí)從其他來(lái)源補充能源?，F場(chǎng)發(fā)電的這一特性支持實(shí)現可持續發(fā)展目標，同時(shí)為數據中心提供可靠的電力服務(wù)。
戶(hù)外集裝箱式柴油發(fā)電機組集成電站
提高能效水平
數據中心為提高能源效率提供了巨大的機會(huì )，該行業(yè)近年來(lái)充分利用了這一優(yōu)勢。讓我們介紹數據中心能效的兩個(gè)方面。
IT基礎設施：從歷史上看，數據中心通過(guò)提高單個(gè)IT設備的利用率和服務(wù)器虛擬化來(lái)提高IT基礎設施的能源效率。展望未來(lái)，融合基礎架構(CI)和超融合基礎架構(HCI)預計將引領(lǐng)數據中心的能源效率提升。簡(jiǎn)而言之，CI具有由存儲和計算功能組成的構建塊，這些功能物理結合在一個(gè)交鑰匙產(chǎn)品中。同時(shí)，HCI依靠軟件來(lái)結合計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )功能。這兩種技術(shù)以不同的方式提供了一個(gè)更具可擴展性的架構，有助于提高能源效率。在數據中心內，為了提供相同的計算輸出，如果您使用其中一種技術(shù)，您可以負擔得起更少的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò )設備。
非IT基礎設施：電源使用效率(PUE)，即數據中心使用的總能源與計算設備使用的能源的比率，是數據中心能源效率的常見(jiàn)指標。行業(yè)平均PUE從2007年的2.5提高到2019年的1.67 4，這是一個(gè)明確的指標，表明非IT基礎設施、供暖、制冷、照明等對數據中心能源消耗的貢獻正在縮小。展望未來(lái)，冷卻系統的進(jìn)步將成為非IT基礎設施能效提升的中心。自然冷卻（使用來(lái)自附近資源的涼爽環(huán)境空氣或冷凍水來(lái)冷卻設施）將影響數據中心的地理位置。此外，液體冷卻技術(shù)的日益突出將影響數據中心冷卻系統的設計。同時(shí)，在IT基礎設施方面，IT設備在更高環(huán)境溫度下運行的需求不斷擴大，這將減少單位計算能力的冷卻需求。
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