數字經濟快速發(fā)展推動數據量爆發(fā)式增長,能耗問題開始顯現。數字經濟帶動數據傳輸、存儲、計算、應用環(huán)節(jié)和互聯設備能耗大幅上升,使得部分新基建成為耗電大戶。
相關專家指出,部分新基建如果邁不過能耗這道坎,將會使綜合效益大打折扣,應采取措施推動新基建進一步實現綠色低碳高質量發(fā)展。
部分新基建能耗問題凸顯
近年來,新基建在我國發(fā)展迅猛。新基建項目主要包括的5G基建、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、工業(yè)互聯網、特高壓、人工智能等,這些領域也是當前各地高質量發(fā)展的重要抓手。公開資料顯示,深圳于2020年發(fā)布首批95個新基建項目,總投資額4119億元。同年,上海也發(fā)布了未來3年約2700億元的新基建投資項目。
與此同時,部分新基建的能耗問題日益凸顯。
以新基建中的核心基礎設施數據中心為例,其能耗巨大已成為一個無法回避的問題,被公認為“不冒煙的鋼鐵廠”。
國家綠色技術交易中心副主任劉周斌介紹,數據中心是集中儲存和處理數據的場所,在驅動服務器等硬盤設施所需的電力之外,還需要通過空調、冷水機等輔助設施降溫,以及備用電源提供不間斷電源保障。2020年1月至5月,一座東部城市的53座數據中心“吃”掉了總計5.97億千瓦時電量,相當于當地20萬個家庭一整年的用電量。
國網杭州市余杭區(qū)供電公司綜合能源事業(yè)部常務副主任李楠告訴記者,5G卡的數據運行速度、頻率比4G快很多,但5G基站功耗約為4G基站的3.5倍。
同時,由于信號傳輸距離縮短,基站覆蓋面積變小,5G基站數量必須比4G基站數量多很多才能達到相同覆蓋范圍,總體能耗也會大大增加。因為耗電量大,“5G時代,通信行業(yè)是給電力公司打工的”等調侃之語在業(yè)內廣為流傳。
中國移動海南公司相關負責人告訴記者,隨著5G、互聯網數據中心、云計算等新基建的建設及遠期6G網絡建設,企業(yè)能耗將長期處于高速增長態(tài)勢,處理好發(fā)展和減排的平衡問題是企業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)。
數字時代高度依賴數字設備,幾乎所有數字基礎設施均由電力驅動且需24小時不間斷運行,5G基站、數據中心、邊緣計算服務器等消耗的電量遠大于日常電子消費品。但由于數字設備在傳統(tǒng)六大高耗能行業(yè)范圍之外,是新產業(yè)、新事物,人們往往會忽略其能耗狀況,數字設備能耗問題難以受到應有的重視。
實現綠色新基建還有幾關
中國電子節(jié)能技術協會數據中心節(jié)能技術委員會秘書長呂天文等專家表示,部分新基建能耗總量控制問題非常緊迫。近年來,我國數字新基建能效水平不斷提高,一些優(yōu)秀綠色數據中心電源使用效率(PUE)全球領先,5G基站的單站能耗相比5G建設之初下降了約25%。但隨著中國數字化業(yè)務呈倍數級增長,新基建的能耗和碳排放量的總體規(guī)模仍呈現上升趨勢。
咨詢機構ICTresearch預測,我國數據中心面積到2025年將由現在的3000萬平方米快速增長到6000萬平方米。而據業(yè)內人士測算,一個數據中心從建成到退役的全生命周期成本中,能耗成本占據40%-50%。
“現在的區(qū)域布局存在一定問題。由于帶寬、資源、環(huán)境、經濟的一些因素,數據中心主要集中在京津冀、長三角和珠三角。這種發(fā)展趨勢導致形成了一些電力使用的孤島,數據中心變成了吃掉當地能耗的‘電老虎’?!眳翁煳谋硎?。
中國數據中心產業(yè)發(fā)展聯盟此前發(fā)布調研報告稱,中國中西部的數據中心資源相對過剩,西部的數據中心整體空置率在50%以上,部分區(qū)域上架率不足10%。報告顯示,造成西部空置率高的主要因素是:客戶需求不足、網絡資源支持不足、位置偏遠、 本地運維人才匱乏等。
同時,基于降碳的緊迫性,新基建節(jié)能產品步入創(chuàng)新爆發(fā)期,一些高能效的供配電產品以及組裝和模式的創(chuàng)新不斷出現,如疊層數據中心、廂體數據中心、柜式數據中心等。
但部分新基建節(jié)能產品普遍存在的問題在于缺少標準和被廣泛認可的概念、技術方案,給新基建產品節(jié)能改造帶來很大障礙?!皼]有標準,設計院如何設計?如何把它們落地應用?就存在問題?!眳翁煳恼f:“舉個例子,老舊數據中心節(jié)能改造市場發(fā)展非常迅速,但基本是散點式的,缺乏共識,就會導致部分項目難以落地。”
此外,部分新基建產品的能源效率尚未獲得全過程測算和管理,能源效率突出的問題是片面要求基礎設施的能效,對于用電量最大的IT設備缺乏有效能效監(jiān)管,服務器、網絡、存儲還沒有能效標準或正在制定標準,而這些都是耗電量非常大的設備。
多路徑探索新基建“減碳”
業(yè)內人士認為,新基建和綠色低碳不是“對手”而是“朋友”,需探索多條路徑持續(xù)為新基建“減碳”。
首先,應進一步科學統(tǒng)籌地區(qū)間布局,高效使用綠電。業(yè)內普遍認為,“東數西算”將東部地區(qū)有關后臺加工、存儲備份等非實時算力需求盡可能向西部風光資源富集、氣候適宜的地區(qū)轉移,能夠提升數據中心和5G基站綠色電能使用水平。
國家超級計算長沙中心總工程師、湖南大學教授唐卓在接受媒體采訪時表示:“‘東數西算’工程**不是對東部經驗的直接復制,該工程對數據中心建設提出了更高的要求。新的數據中心在建設之初便要立足算力網絡,設計高存儲量、高帶寬,通過統(tǒng)一規(guī)劃,實現算力資源合理調度,進而降低能耗。”
其次,加快創(chuàng)新節(jié)能技術,建立相關標準。海南省綠色金融研究院管委會主任尤毅認為,應加快節(jié)能5G基站等推廣應用,采用新工藝、新材料、新方案、新設計,降低基站設備能耗。
劉周斌等專家建議,支持采用液冷、機柜式模塊化、余熱綜合利用等方式建設數據中心。2020年10月,浙江寧波北侖高塘變電站建設了浙江首臺PUE低于1.1的室外模塊化浸沒式液冷數據中心,相較于傳統(tǒng)數據中心,每年可節(jié)約電量49萬千瓦時。
同樣不可忽視的是加強精細化管理,妥善處理能耗增長點。李楠建議,用系統(tǒng)思維從全生命周期的角度,鼓勵在數據中心和5G網絡管理中應用人工智能技術,加強自動化、智能化能耗管理,“我們監(jiān)測到,每天的飯后時間是5G基站用能高峰,功率最高、能耗最大。5G基站原本也有備用電池,通過技術改造可以在全社會用電低谷的凌晨1點至7點、中午13點至15點充電,在全社會用電高峰的上午9點至11點、傍晚18點至20點放電,電費可下降一半?!?/p>
浙江移動董事長鄭杰建議,將數字新基建納入碳排放權交易市場和用能權交易市場,實行綠色金融配套的政策框架和激勵機制,探索節(jié)能降碳財政獎補機制。