綠色數字基建方興未艾

中國電子報

作者：劉晶

2022年6月24日 09:06

 數字化、智能化是信息技術的主流，隨著低碳化需求的增強，信息技術的綠色化成為并列于數字化、智能化的第三大趨勢。數字化、智能化推動的數字新基建方興未艾，綠色化、低碳化則要求信息基礎設備能耗持續降低、碳排放得到控制，因此綠色新基建的市場需求在“雙碳”風口中放大。

剛剛過去的6月15日是中國第十個低碳日，在政府持續推動之下，一批節能降耗、低碳綠色的技術、方案在5G網絡、數據中心落地實施，綠色化發展從國家戰略方針具化為每個建設方案的具體實現中。

在每個基站方案中降能耗

為了降低能耗，作為5G建設的主力軍，各地運營商結合技術發展和地方特點，采用了組合技術。

中國移動西藏公司在中國移動集團中并不是大的省級分公司，自成立以來累計建設基站站點11654個，但西藏公司的“綠色行動計劃”成效顯著，這些站點主要供電方式有純市電、市電+太陽能、純太陽能及太陽能+風能四種供電方式，其中太陽能供電站有4075個，占比34.97%。

按照建站平均成本測算，除了維護成本外，太陽能基站相對市電基站每年節省電費11957.4元。單站每年節約用電1.31萬千瓦時，折合1.62噸標準煤，減少碳排放8.02噸，這在西藏地區具有重要意義。

據重慶聯通相關負責人介紹，重慶聯通在保障網絡質量的前提下，通過在4G/5G網絡上應用智能協同深度休眠、智能符號關斷、智能通道關斷、智能載波關斷等節能技術，使網絡閑時節能率達到44%。經估算，日均可節省電量約7.3萬千瓦時，全天節能效率達到29%。

中國聯通總結出了設備、站點、網絡“三位一體”的綠色節能理念。在設備層面，積極引入大帶寬和多天線等技術，5G設備集成度和能效逐步提升；在站點層面，通過共建共享、機房集中化、站點室外化部署，充分利用自然冷源，降低空調能耗，大幅提升站點效率；在網絡層面，采用人工智能算法預測基站流量趨勢，從時域、頻域、空域、功率域等維度自動尋優關斷部分有源器件?！拔磥?，我們將引入智能引擎和網元智能化，實現‘業務智營、網絡智優、運維智簡’的‘自智’網絡，不斷推動5G網絡綠色低碳化發展。”中國聯通5G共建共享工作組組長苗守野說。

為控制5G基站能耗快速增長，中國電信加快自主創新與產研協作，通過部署極簡站點，以桿替柜、以柜替房實現電費下降30%、減少碳排放20%；通過自研5G BBU豎插機框，充分運用空氣力學原理，大幅降低設備和空調能耗；通過試點5G BBU液冷系統，大幅降低了BBU制冷能耗，機房PUE降至1.1以下。中國電信還公布到“十四五”期末，實現單位電信業務總量綜合能耗和單位電信業務總量碳排放下降23%以上。“十四五”期間，實現4G/5G網絡共建共享節電量超過450億度千瓦時，新建5G基站節電比例不低于20%。

此外，提高每瓦特傳送的比特量，即提高能源利用效率，也是5G兼顧設備高性能和低碳的必要手段，華為的“高密度”基站可以因為射頻單元的集成獲得30%以上的節能收益。在中興通訊看來，綠色5G包含兩個方面：一方面是網絡本身碳排放的持續降低，構建一張具有極致能效比的低碳5G網絡；另一方面，是充分利用5G網絡，結合賦能平臺與行業組件，賦能千行百業數字化轉型，在提高經營生產效率的同時節能減排。

數據中心向全周期低碳化發展

東數西算國家工程除了要解決如何均衡東西部的算力問題，更要解決能源的利用率問題。智能化、數字化大潮與低碳化要求相遇，必然會讓具有強烈增長意愿的數據中心拒絕野蠻生長，走綜合考慮數據中心的使用效率和用能效率的綠色之路。

據測算，未來5年全球算力的復合增長率將超過50%，2026年的算力會比今天增長10倍以上。目前在20多個城市建設的人工智能計算中心，都是處于上線即飽和的狀態，AI的發展對算力的需求更高。

那么，數據中心減排的壓力有多大？

清華大學能源互聯網研究院常務副院長高文勝說，我國IDC發展速度很快，平均每年新增40%，其中新建的數據中心占新增規模的70%。相應的能源消耗也在攀升，能源支出占數據中心運營支出的95%。數據中心的用電量占全社會的用電量快速增長，2020年為2.75%，預計到2025年將達到4.05%。數據中心的未來發展將嚴重受限于其功耗預算和碳排放配額。

受碳減排壓力，數據中心未來發展更傾向做全生命周期的低碳管理。

華為技術有限公司高級副總裁、華為數據中心能源軍團CEO楊友桂認為，未來數據中心將從唯PUE論走向包含PUE（用電效率）、CUE（環保效率）、GUE（土地效率）、WUE（用水效率）在內的多維評價體系。從數據中心的建設開始，高能效的供配電產品以及組裝模式就要不斷創新，如疊層數據中心、廂體數據中心、柜式數據中心等。“整個架構的極簡化，會推動數據中心‘建筑預制化、機房模塊化’的建設進程?！睏钣压鹫f，“以前的建設是現場施工完成鋼筋混凝土，下一代數據中心的建筑形態是嵌入式的鋼結構架構，在工廠生產、現場組裝。”

下一代數據中心的低碳化，包括供電源頭的綠色化，太陽能、水電、風電需要更方便地接入數據中心。

在數據中心的制冷方面，應盡可能多地利用自然冷源，減少電損耗。目前比較廣泛采用的是間接蒸發冷水系統、自然冷源、湖水制冷、水冷離心式空調系統、中水循環技術、間接蒸發冷卻技術。中國電信在海南與海蘭信合作開發的海底數據中心項目，將數據艙安放在海底，利用海水資源進行冷卻，單艙PUE測試值低于1.1，空調系統全年海水自然冷卻，整個系統幾乎無淡水資源消耗，年WUE為0。

但在西部，特別是水資源不豐富的地方如內蒙古烏蘭察布盟，全年平均氣溫低、經常有大風，可以推進“風進水退”，用風制冷。此外，近端制冷、液冷也會成為主流的制冷方式，風冷、液冷并存將是常態。

全生命周期管理需要考慮如何提高數據中心的上架率，上架率超過50%以上，數據中心會獲得更好的PUE。此外，數據中心所用材料需要更加環保，數據中心產生的余熱也可以回收利用。

數字基建綠色化要求更高

數字經濟占GDP比重逐年上升，2020年占比已經達到36%，預計到2025年將占GDP總值的半壁江山。

支撐數字經濟發展的是龐大的信息基礎設施，而且自2020年開始，我國開始啟動以5G、大數據中心、人工智能、工業互聯網等為核心的數字新基建，帶動5G基站建設總量、數據中心機架建設總量快速增長。截至今年6月，最新的數據是，5G基站已經建設了161.5萬個?？梢钥吹剑?020年到2022年，我國5G基站每年新增約65萬站。

中國信通院《數據中心白皮書2022》顯示，按照標準機架2.5kW統計，截至2021年年底，我國在用數據中心機架規模達到520萬架，近5年年復合增長率超過30%。受東數西算、一體化大數據算力網絡項目的推動，新型數據中心將有新一輪的建設。

2021年10月，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》。國家發展改革委、國家能源局等五部門也聯合印發了《關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見》，其中要求新建大型、超大型數據中心電能利用效率不超過1.3；到2025年，數據中心電能利用效率普遍不超過1.5。

專家認為，數字基建對碳排放帶來的影響應該從兩方面分析。一個是受需求驅動，大量的數字基建將產生明顯的能耗；另一個角度來看，數字基建在實現減排效益同時，對經濟有顯著的帶動作用。GSMA研究顯示，當前移動通信網絡占全球碳排放的0.4%，然而對于其他行業的節能減排可以實現10倍的杠桿效應。中國電信總經理李正茂表示，算力每投入1元，將帶動GDP增長3~4元。

（備注：青蛙工業云平臺目標是幫助黑龍江工業企業、哈爾濱工業企業的數字化轉型貢獻出自己的一份力量，嚴把數字轉型方案的質量關，結合 哈爾濱數字化車間政策   哈爾濱兩化融合政策 以及哈爾濱智能制造等相關的產業政策，為龍江工業企業數字化轉型開辟一條新出路，提供一個快速有效的提產增量的解決方案，助力黑龍江工廠企業實現快速升級改造。）