“新基建+碳中和”推动数据中心新一轮技术革新

2021-10-27 作者:中兴通讯 雷婷,许璐 阅读量:
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“新基建+碳中和”推动数据中心新一轮技术革新

发布时间:2021-10-27  作者:中兴通讯 雷婷,许璐  阅读量:

2020年4月20日,发改委正式将数据中心纳入新基建范围。作为数字经济的底座,数据中心迎来了蓬勃的发展。数字基础设施的发展将带来能源需求与碳排放的增长,据统计,全国数据中心CO2排放量近亿万吨,预计2035年排放量将是2020年的两倍。在国家“碳中和”战略决策下,数据中心绿色低碳的高质量发展尤其值得关注。

道阻且长,行则将至。在新基建带来的数据中心规模增长机遇和碳中和提出的低碳减排挑战中,数据中心必须通过技术创新开启脱碳之旅。

 

形态解构:预制模块化数据中心加速新基建

 

传统数据中心的建设周期难以满足新基建的高速发展要求,需要大大缩短数据中心的建设周期。中兴通讯创新性提出预制模块化理念,通过科学颗粒度模型计算与创新产品开发,打造业界技术领先的全模块数据中心。预制化思路将设计和部分制造前置,不但可以节省项目建设时间,还能降低现场安装难度,减少施工带来的质量风险。模块化是预制化的基础,模块化数据中心从规划设计阶段就开始确立模块化的数学模型。该数学模型根据业务需求,综合考虑设计等级、电力容量、机房面积、冷负荷、机柜功率密度等各维度因素,计算出风火水电关键设备的数量和规格,配置上在经济性和可靠性之间取得最佳配比,助力项目快速建设。

中兴通讯预制模块化数据中心产品可应用于多种场景:对于多层楼房或钢构厂房的室内场景,可以采用设备和子系统预制成撬块的多层预制全模块数据中心形态交付;对于无建筑的室外场景,可以采用将建筑与设备结合的多层集装箱数据中心形态交付(见图1)。

      图1   预制全模块数据中心(室内场景)及集装箱数据中心(室外场景)

该创新方案改变传统数据中心初期投资大、建设慢等缺点,通过预制化模块化理念将工程项目产品化;采用全系统模块化标准设计,使数据中心交付加快40%,同时可按需扩容,节省初期投资30%。

 

空调创新:自然冷空调实现极致节能

 

制冷系统一直是数据中心除IT设备外的能耗大户,在节能减排和降低运营成本的双重压力下,空调的节能技术不断发展创新。随着对自然冷源的重视以及空气质量风险的控制,间接蒸发制冷逐渐在行业内形成共识,并在互联网、运营商等多个项目应用。由于主用自然冷却,间接蒸发制冷的CLF(空调用电与IT设备总能耗比值)在0.15以下,比传统方式节能近60%。间接蒸发冷却空调采用一站式交付方式无水无管进机房,免去复杂的管路铺设及设备安装与调试,非常适合新基建下快速交付需求。此外,随着单机柜功率密度的不断增加,冷板式液冷和浸没式液冷等多种创新技术会在未来几年结合数据中心规模化应用的需求逐步成熟。

中兴通讯是国内最早在数据中心行业应用间接蒸发制冷的厂家,积累了大量的实践经验,在此基础上首创逆流式双层喷淋加湿间接蒸发冷却空调并拥有多项核心专利。该产品通过立体式水场与风场融合,使蒸发效率高达85%,同时采用高效的空空换热芯体,通过智能化PID算法根据客户需求选择节能或节水模式,比传统空调系统空调能效提升60%以上,耗水量降低90%。由于采用模块化设计,该产品现场只需连接三管一线(给水管、排水管、风管、电源线),实现即插即用。考虑到室外长期运行,该产品配置自动清洗、智能水质监测、自动排水补水及智能防冻防霜防垢处理模块,化繁为简轻松实现运维。

 

配电融合:全链路模块化实现高效集约化

 

新基建对大数据中心提出相比传统数据中心建设更高的要求。首先是服务器存储等ICT设备的高密化演进要求促使机电配套的高密化发展,其次各地对PUE的严格要求促使产品方案必须高效节能。传统项目中变配电和电源系统成本占比60%以上,且复杂的配电系统往往是项目建设周期中的瓶颈。相比以往数据中心对配电系统冗余过度的高可靠性要求,新型数据中心更关心配电系统的高效简约,并要求具备对关键短板识别的系统性思维。

中兴通讯提出的全链路模块化解决方案,将柴发、变配电、电源、电池、智能小母线产品通过标准化模块化方式构建(见图2),灵活适应多种场景。ZTE FPM7000电力模块是配电系统集约化的典范,将前置中压柜、变压器、低压配电、电源产品高度融合,简化配电拓扑,缩短配电线路,节省占地面积40%;采用工厂预制,2个月可快速交付;同时该产品采用中兴通讯智能化配电监控,可实现全链路可视化,完成链路在线整定、电能质量分析、PUE测算、母排温度监测、核心部件健康评估和预防性维护。

 

AI加持:推动DCIM智能化管理

 

从数据中心全生命周期看来,运营时间是建设时间的数十倍,因此“重建设轻运营”的时代已经过去,越来越多的专业人士关注到数据中心运营阶段的智能化管理。人工智能可以通过自动化和机器学习来管理、改造和改善数据中心基础设施。一方面机房智能化管理系统可以节省人力,提升可靠性,另一方面也是机房节能的有效手段。

中兴通讯iDCIM数据中心智能管理系统可提供基础设施从规划设计到运营维护的全生命周期管理,保障数据中心安全高效运行。iDCIM通过AI智能算法深度学习,实时监控系统运行数据,持续进行系统调优并给出维护策略,实现智能供电、智能散热,可帮助系统提升能效8%。数据中心对数据信息安全要求严格,该产品具有自有软件著作权证,并通过行业权威机构安全认证,从敏感数据保护、访问控制、Web安全、加固策略等方面全方位严防死守,保证系统安全运行。

 

风光消纳:绿色能源注入

 

要从根本上减少数据中心的碳排放,需要从电源输入侧加快降碳技术的研究和创新。目前可再生能源项目在全国建设已非常广泛,未来风电、光伏将进一步成为电力供应的主力军,因此数字基础设施在项目选址阶段就要充分考虑当地风光绿色能源的利用可行性。

相比投资建设大型集中式可再生能源项目,建设分布式可再生能源项目因投资低、绿色电力所属关系清晰成为首选。企业可选择自己投资建设就地消纳,亦可外包给发电企业投资建设,数据中心和发电企业签署购电合同,享受电价折扣。

中兴通讯智能光伏系统可实现全场景平滑叠光,灵活安装在数据中心屋顶或周边空地,自发自用,绿电上网。此外中兴通讯提出光伏新能源与HVDC的直流并网,结合市电直供主备供电的创新方案,可以在确保系统可靠性基础上大幅度降低配电能耗。

 

在新基建、碳中和的背景下,中兴通讯通过预制化模块化实现数据中心工程产品化,采用间接蒸发冷却空调及全链路配电模块实现高度集约和节能,借助AI实现智能化管理,采用叠光方案注入绿色能源,多维度打造“绿色高效低碳”的新型数据中心。

 

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