引领数据中心产业发展，华为数据中心能源的思与行

进入数字经济时代,算力正在成为一种新的生产力,为千行百业的数字化转型提供基础动力。而数据中心作为算力的物理承载,更是数字经济发展的关键基础设施。由中国信息通信研究院发布《数据中心白皮书(2022年)》显示,2021年全球数据中心市场规模超过679亿美元,较2020年增长9.8%。预计2022年市场收入达到746亿美元。

在科幻电影《流浪地球2》中,550W是一部体积小、便携带、适应性强的量子计算机,不仅参与到各地行星发动机建设、运转以及维修过程中,还负责管理空间站事务,成为“流浪地球”计划辅助执行者;在现实生活中,ChatGPT从作诗到写文章,从编代码到回答问题,几乎无所不能。

尽管最新发布的大型多模态模型GPT-4没有公布参数量,也没有透露所使用的数据和算力,但一定不是一个小数目。回顾ChatGPT的发展历程可以看出,从初代模型到GPT-3代模型,参数量从1.17 亿提升至1750 亿,训练数据量也由5GB提升至45TB。人工智能大模型的兴起,正在给算力和数据存储的基础设施——数据中心提出更高要求。

而数据中心作为数字经济发展的基础设施,伴随着行业数字化转型的深入开展,以及人工智能等新技术的崛起,正呈现出新的发展特点和趋势。作为数据中心产业创新发展的积极践行者,华为数据中心能源基于自身对行业的理解和洞察,并广泛聆听业界专家的声音,也对未来五年数据中心的发展趋势给出了自己的判断。

从低碳化、可持续发展到快速部署、高密化、弹性扩容;从预制化、储备一体到分布式制冷、智能营维、安全可信,华为数据中心能源对产业趋势的预判,既是对传统数据中心向新型数据中心演进的重要参考,也是对数据中心产业未来创新发展的深刻洞察。

在可预见的未来,数据中心能源呈现十大趋势

进入数字经济时代,算力正在成为一种新的生产力,为千行百业的数字化转型提供基础动力。而数据中心作为算力的物理承载,更是数字经济发展的关键基础设施。由中国信息通信研究院发布《数据中心白皮书(2022年)》显示,2021年全球数据中心市场规模超过679亿美元,较2020年增长9.8%。预计2022年市场收入达到746亿美元。

在数据中心产业快速发展的背后,一些新技术、新趋势正在逐渐显现出来。2023年3月23日,华为举办数据中心能源十大趋势发布会并发布白皮书。在发布会上,华为数据中心能源领域总裁费珍福对十大趋势一一进行了详细解读:低碳化、可持续发展、快速部署、高密化、弹性扩容、预制化、储备一体、分布式制冷、智能营维、安全可信。

趋势一:低碳化。在全球气候变化的大背景下,越来越多的数据中心开始加大对碳排放的关注。数据中心要实现低碳化,应该从源头、使用和回收三方面发力:在源头上,数据中心应加大绿色能源的使用;在使用上,数据中心要更加关注能源的高效利用;在回收上,数据中心则要加大对余热的回收再利用。

趋势二:可持续发展。数据中心的可持续发展,不仅要支撑数字经济发展需要,自身也要实现集约、高效、绿色、安全、持续的健康良性发展。要做到这一点,数据中心的评价指标就要从“唯PUE论”走向“xUE”综合指标评价,包括用电效率(PUE),用水效率(WUE)、资源效率(GUE)、环保效率(CUE)等。此外,污染物排放、噪音污染等也是未来新建数据中心的重点考量标准。

趋势三:快速部署。随着AI、HPC等的发展,全球算力需求快速增长,数据中心必须要更快部署,才能满足算力需要。未来5年,在全球算力高速增长的驱动下,数据中心的建设速度将从当前平均9~12个月,缩短到6个月,甚至更短。

趋势四:高密化。后摩尔定律时代,芯片、服务器技术的发展,正在推动数据中心从低功率密度走向高功率密度。未来,在IDC或云计算的主流业务应用场景中,x86服务器、ARM服务器以及AI服务器将会混合使用,预计到2027年,一个典型的数据中心,其单机柜功率将从当前的6~8kW/柜提升到12~15kW/柜。

趋势五:弹性扩容。一般情况下,数据中心的生命周期在10~15年,而存储、服务器的生命周期只有3~5年,这就意味着,在一个数据中心中往往会同时存在三代存储、服务器产品,因此,未来数据中心必须要具备弹性升级能力,1代基础设施能够匹配未来2~3代IT功率的演进。

趋势六:预制化。如今,预制化已经成为数据中心建设的主流方式。首先是产品的预制化,包括供电系统预制化与温控系统预制化,让客户可以像选购产品一样选购供电和温控系统;其次是数据中心整体的预制化,未来,大型数据中心将走向集约化、规模化,从千柜建筑到万柜园区,基础设施要求按需部署、安全可靠,预制化将成为重要手段。

趋势七:储备一体。随着电网中可再生能源的占比快速增加,电网的稳定性正面临新的挑战,采用储备一体的方式,可以更好地解决数据中心供电可靠性问题。首先,通过参与电网的调频调峰,既能解决电网稳定性问题,又能获取相应收益;其次,可基于各区域的峰谷价差进行获利;第三,通过储能削峰,可提升出电率,从而部署更多IT机柜,实现更高收益。

趋势八:分布式制冷。据Uptime统计,制冷系统故障是继供电、网络故障之后数据中心的第三大宕机原因。传统集中式制冷故障域大,可靠性低,一旦出现故障,往往会影响整个数据中心的可靠运行;而分布式制冷针对单个Datahall配置冷源,并按需设置冗余,单台设备故障机房仍可正常运行,不会对其它机房造成任何影响,可大幅提升数据中心的可靠性。

趋势九:智能营维。在数据中心运维管理需求和创新管理技术的双重驱动下,智能营维的重要性日益凸显。一方面,智能运营通过对业务负载的模型进行预测,可以更有针对性地指导冷、电、空间资源的分配,实现资产价值最大化;另一方面,智能运维可以对海量的配置、状态、告警、日志等运维数据进行分析,实现隐患识别、故障定位、节能调优等,提升数据中心运维效率。

趋势十:安全可信。数据中心作为数字世界的底座,是当今社会经济正常运转的关键保障,安全可信的重要性不言而喻。数据中心应该同时具备可靠、可用、安全、韧性、安全、隐私六个方面的能力。数据中心要做到这一点,需要在硬件层面,结合预测性AI,从被动安全走向主动安全;在软件层面,构建从系统接入到结果审计的分层级防御能力,从而有效抵挡恶意或非恶意的人为攻击和威胁。

打造创新产品,让下一代数据中心照进现实

针对新型数据中心的建设,早在2021年,工信部发布的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》就已经提出:与传统数据中心相比,新型数据中心具有高技术、高算力、高能效、高安全等特征。

如今,华为数据中心能源所提出的十大趋势,无疑是对新型数据中心这几大特征的细化和深入剖析。与此同时,华为数据中心能源也在基于“绿色、极简、智能、安全”四大核心理念,打造面向大型数据中心、中小型数据中心和关键供电的三大场景化解决方案,包括预制模块化数据中心、智能微模块、智能供电(UPS、智能锂电、电力模块)、智能温控、智能管理系统等,切实帮助数据中心产业加速迈向低碳智能新时代。

预制模块化数据中心是面向新建无楼场景的解决方案,具有快速交付、PUE可承诺等优势。预制模块化数据中心融合箱式装配式建筑及智能模块化数据中心技术,采用全模块化设计,可预制化交付。功能模块在工厂预制、预调测,建设周期相比传统方案加快50%以上。

武汉市在建设人工智能计算中心过程中,通过采用预制模块化数据中心解决方案,实现180天项目投运,上线时间缩短50%以上,大幅减少建筑垃圾。不仅如此,武汉人工智能计算中心借助整体的数据中心设计以及AI节能等智能化手段,将PUE降至1.25,每年可节省超过340万度电,生命周期内预计减少碳排放42000吨。

智能微模块是面向室内场景的模块化数据中心解决方案,具有快速交付、不挑机房环境等优势。智能微模块通过i3(iPower、iCooling、iManager)构筑核心子系统智能化,可全面提升供配电,温控系统可靠性、节能性。

青海省海南州大数据中心主机房通过采用华为智能微模块解决方案,已经将“极简、绿色、智能、安全”落到实处。其中,数据中心建设进度比原计划提前了3个月;实测PUE达到1.4以下,比传统数据中心建设能效提高30%以上;实现供电、制冷、运维智能化管理;数据中心设计符合Tier3+和国标A级设计标准。由此,海南州大数据中心也成为青海省最先进、可靠性等级最高的云计算数据中心。

智能供电包含UPS、智能锂电及电力模块等产品和解决方案,通过融合“比特管理瓦特”的理念,智能供电利用AI技术实现了预测性维护,可有效降低运维难度,为数据中心及关键供电提供可靠绿色的供电解决方案。

三峡集团在打造华中地区最大绿色零碳数据中心集群过程中,借助全链融合电力模块解决方案,比原规划多部署机柜500个;借助高效温控结合AI能效调优,实现年省电超过5000万度;采用绿色预制化建设模式,将TTM缩短50%,实现业务提前一年上线。

智能温控包含间接蒸发冷却、风冷和冷冻水等产品解决方案,通过架构和核心器件的创新,并融合”Bit管理Heat”的理念,可更加高效利用自然冷源,为数据中心提供可靠绿色的制冷解决方案。

智能管理系统则包含本地版本、云化版本的管理系统,以及iCooling@Al能效调优方案,借助AI、大数据等技术的应用,为数据中心提供统一管理、高效运维运营能力和AI节能优化能力。

华为贵安数据中心通过采用AHU散热技术最大化利用自然冷源,以及基于AI的iCooling解决方案进行能效调优,实际运行时的PUE可低至1.12,每年可减少碳排放81万吨;中国联通中原数据基地采用华为iCooling方案,实现了能效的全局优化,冷冻站的总功耗下降了8%~10%,温控系统末端能耗降低了约10%,有效降低数据中心PUE约12%,每年节省电力高达832万度。

继往开来,用持续创新谱写数据中心能源新篇章

得益于新基建、“东数西算”工程的持续推进,以及大数据、人工智能等新技术的应用,数据中心产业在过去几年间一直保持着快速发展势头。而对于华为数据中心能源来说,刚刚过去的2022年既是创新产品持续迭代的一年,也是备受客户和伙伴认可的一年。

2022年5月,凭借出色的产品表现和服务,华为数据中心能源获得来自客户、合作伙伴和专业评委的一致认可,连续三年获评DCS AWARDS“年度最佳数据中心设施供应商”;华为智融电力模块、新一代边缘数据中心解决方案、超融合智能供配电技术及数据中心不间断电源超级ECO技术等也是广受赞誉,荣获多个创新成果奖。

去年年底,华为电力模块、模块化不间断电源(UPS)、智能锂电(SmartLi)、间接蒸发冷却、行级直流变频空调、智能微模块、预制模块化、制冷系统智能控制系统(iCooling)等八项创新节能技术和高效节能设备,更是入选《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录(2022)》,成为新型数据中心建设的优选项。

不久前,科智咨询发布的《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》预测,未来三年,传统IDC业务市场规模将持续增长,预计到2025年将达到2165亿元,三年复合增长率可达17.2%。面对数据中心产业发展的新机遇,华为总结出数据中心能源十大趋势,不仅为数据中心的设计、建设和营维标出了关键点,也为整个数据中心产业的创新发展描绘出一条清晰路径。

更重要的是,华为不止给出了对数据中心能源未来发展趋势的洞察,还凭借持续的技术创新和深厚的应用实践,为传统数据中心向下一代数据中心的升级提供了一整套创新产品和解决方案,将数据中心能源的十大趋势落到实处,加速新一代数据中心的发展和建设。