GPU的供應(yīng)被普遍視為大模型應(yīng)用探索和智能算力發(fā)展的關(guān)鍵，隨著國產(chǎn)GPU廠商的崛起，芯片斷供問題解決僅是時日問題，而對算力產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量而言，全球都在面臨一個棘手的問題——能源。
數(shù)據(jù)中心是公認(rèn)的高耗能行業(yè)。據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)到2166億千瓦時，占全社會用電量的2.6%，碳排放則占全國碳排放量的1.14%左右。
據(jù)預(yù)測，預(yù)計到2025年，全國數(shù)據(jù)中心用電量占全社會用電量的比重將提升至5%，到2030年全國數(shù)據(jù)中心耗電量將接近4000億千瓦時。
在需求旺盛的現(xiàn)狀下，數(shù)據(jù)中心行業(yè)如何在“保發(fā)展”的同時，實(shí)現(xiàn)“碳中和”，是當(dāng)下數(shù)據(jù)中心行業(yè)，乃至整個算力產(chǎn)業(yè)需要面臨的“大考”。
算力的“終極考驗(yàn)”——能源
基于上述背景下，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心行業(yè)正在經(jīng)歷能源結(jié)構(gòu)的革新，能源效率和可持續(xù)性正成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。對此，某IDC行業(yè)頭部企業(yè)負(fù)責(zé)人莫言(化名)對鈦媒體表示，隨著單機(jī)柜功率越來越大，對能耗的要求越來越高。面對能耗的高要求，發(fā)展新一代新能源儲能，以及推廣綠電應(yīng)用是一個可行路徑。
與此同時，2024年，隨著各行業(yè)深度擁抱以大模型為代表的新一代人工智能的趨勢“愈演愈烈”，對于算力的需求定然會愈發(fā)旺盛。在此背景下，對算力生產(chǎn)方——數(shù)據(jù)中心的需求亦會越來越大。企業(yè)對于智能算力的需求也必將隨著人工智能的發(fā)展，越來越大，數(shù)據(jù)中心向著智算中心演進(jìn)已成為不可逆的趨勢。
2023年10月份，工信部六部委印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量行動計劃》中提到，到2025年，計算力方面，算力規(guī)模超過300 EFLOPS，智能算力占比達(dá)到35%。
在AI模型訓(xùn)練推理等應(yīng)用需求不斷增加的背景下，多樣化算力協(xié)同成為常態(tài)。算力需求的增加也帶來了功率密度逐年上升的趨勢，單IT機(jī)柜平均功率密度將從6~8KW提高到12~15KW，超算、智算中心功率密度將提升30kW以上。
根據(jù)《2021-2022年度中國數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品市場總報告》，2021年單機(jī)柜功率在10kW以上的數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模快速增長，增長率超過10%，其中30kW以上的高密度數(shù)據(jù)中心增長速度最快，達(dá)到31%。
隨著單機(jī)柜功率越來越大，高電機(jī)柜也成為了2024年各大數(shù)據(jù)中心服務(wù)商布局的重點(diǎn)方向，世紀(jì)互聯(lián)CEO董桀曾在世紀(jì)互聯(lián)Q3財報中將高電機(jī)柜單獨(dú)提及，而有接近世紀(jì)互聯(lián)的人士也曾對鈦媒體表示，高電機(jī)柜也將成為未來世紀(jì)互聯(lián)關(guān)注的焦點(diǎn)，成為企業(yè)戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)。
無獨(dú)有偶，萬國數(shù)據(jù)中國區(qū)聯(lián)席總裁梁艷也曾表示，隨著算力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，單體超過40MW的數(shù)據(jù)中心將會更多，針對這些趨勢，萬國數(shù)據(jù)也會在智算中心戰(zhàn)略方面進(jìn)行調(diào)整，更加靈活適配未來智算中心的應(yīng)用和業(yè)務(wù)的彈性。
數(shù)據(jù)中心作為將瓦特轉(zhuǎn)化為比特的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在能評越來越嚴(yán)，越來越難拿的當(dāng)下，如何將有限“瓦特”轉(zhuǎn)換為更多的“比特”，已經(jīng)及成為當(dāng)下行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。而能源利用效率自然也成為這個過程中的關(guān)鍵。
能源考驗(yàn)，供配電“一馬當(dāng)先”
高電機(jī)柜的普及，以及單體數(shù)據(jù)中心功率越來越大，都對數(shù)據(jù)中心整體供電提出了更高的要求。
電作為數(shù)據(jù)中心最主要的能源供給，在數(shù)據(jù)中心能源結(jié)構(gòu)革新的當(dāng)下，供配電系統(tǒng)是最需要首先變革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而數(shù)據(jù)中心需要全年無休的穩(wěn)定運(yùn)營，也離不開源源不斷的電力供應(yīng)，以及穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)。世紀(jì)互聯(lián)創(chuàng)始人兼執(zhí)行董事長陳升曾表示，大模型時代算力基礎(chǔ)設(shè)施將得到空前發(fā)展，其背后對應(yīng)的將是萬億千瓦時級別的年用電量需求。以綠色低碳、經(jīng)濟(jì)高效、柔性靈活驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)，將是未來算力基礎(chǔ)設(shè)施的核心競爭力和生命線。
莫言對鈦媒體表示，隨著AI模型訓(xùn)練和推理等過程對算力的需求不斷增加，對數(shù)據(jù)中心電力功耗也提出了更高的要求，“目前來看，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營過程中，電費(fèi)占據(jù)了數(shù)據(jù)中心70%的運(yùn)營成本。”莫言指出。供配電一直是數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)營中的重要一環(huán)。而供配電，在2024年數(shù)據(jù)中心整體的革新中，也將“一馬當(dāng)先”，首先進(jìn)行革新。
原先，數(shù)據(jù)中心主要采用交流電為主，兩路市電接入，輔以UPS(不間斷電源)，再配之柴油發(fā)電機(jī)，確保數(shù)據(jù)中心內(nèi)部用戶服務(wù)器不會停機(jī)，業(yè)務(wù)不會中斷。但是隨著供配電壓力，以及碳中和的目標(biāo)的推進(jìn)，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)也在發(fā)生改變，對此莫言表示，現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心不單單有交流供配電系統(tǒng)，還需要建設(shè)直流供配電系統(tǒng)，“整個供電方式，也將從原先的傳統(tǒng)UPS，向著新能源+儲能的方向發(fā)展。”
確實(shí)，從各大數(shù)據(jù)中心服務(wù)商的布局來看，高壓直流的供配電系統(tǒng)，在2024年或?qū)⒊蔀閿?shù)據(jù)中心主流供配電系統(tǒng)之一。鈦媒體獲悉，世紀(jì)互聯(lián)也將綠色直流供電作為重點(diǎn)發(fā)展方向，陳升也曾公開表示，世紀(jì)互聯(lián)第二個25年創(chuàng)業(yè)的奮斗目標(biāo)：將綠色直流從數(shù)據(jù)中心走向千家萬戶。
除此之外，進(jìn)一步降低供電系統(tǒng)供電過程中的電力損耗，也將成為技術(shù)進(jìn)一步攻堅的方向，對此，莫言表示，數(shù)據(jù)中心整個供配電回路上損耗降低，供電效率進(jìn)一步提升已成為供配電廠商及數(shù)據(jù)中心服務(wù)商共同的研發(fā)方向，“原先機(jī)房供電效率大約在94%~96%，這幾年，各大廠商通過云動力電源或電力模組，已經(jīng)成為做到接近98%的供電效率，”莫言指出，“但是，我認(rèn)為還有很大的提升空間，行業(yè)也將供電系統(tǒng)損耗降低作為了主要的研發(fā)方向之一。”
據(jù)莫言介紹，目前，企業(yè)可以通過以ACTC為核心的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)，已經(jīng)可以將電力轉(zhuǎn)化效率提升至99%，“如果供配電回路可以節(jié)約2%的效率的話，對于用電大戶的數(shù)據(jù)中心來說，一年能節(jié)約不少電力消耗，無論對企業(yè)運(yùn)營成本，還是社會整體用電量來說，都是利好的。”莫言強(qiáng)調(diào)。
源網(wǎng)荷儲，將在2024年快速發(fā)展
除了供配電效率提升外，在碳中和目標(biāo)的引導(dǎo)下，數(shù)據(jù)中心供配電的綠色化也將成為必然的趨勢，對此，莫言表示，“東數(shù)西算”工程的建設(shè)，其中很大一部分因素就是看中了西部地區(qū)充沛的可再生能源供給，“在東部地區(qū)的一線城市，電力資源十分有限，而在西部地區(qū)，擁有充沛的電力資源，其中很大一部分還是可再生的綠色電力，數(shù)據(jù)中心行業(yè)向西部發(fā)展是必然的趨勢。”莫言如是說。
萬國數(shù)據(jù)在其2022年ESG報告中披露，2022年萬國數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可再生能源使用比例從34.3%提升至35.9%;30座數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)100%綠電覆蓋。
自2022年“東數(shù)西算”工程正式啟動以來，西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展迅速，以數(shù)據(jù)中心建設(shè)周期來看，2024年，西部勢必將有更多的數(shù)據(jù)中心投產(chǎn)使用。而對于對延時要求沒那么高，反而對能源需求更大的大模型訓(xùn)練、推理等過程來說，西部地區(qū)顯然已經(jīng)成為大模型訓(xùn)練的“沃土”，在此過程中，如何在確保數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)營的同時，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用比例，將成為2024年，數(shù)據(jù)中心行業(yè)亟待“攻克”的難題。
國家信息中心大數(shù)據(jù)發(fā)展部副主任陳強(qiáng)也曾公開表示，以“風(fēng)光水”為代表的綠色電力，如何與傳統(tǒng)電網(wǎng)融合、匹配，提升綠電在數(shù)據(jù)中心的使用率，是當(dāng)下亟待解決的問題。
為了解決這個難題，整個IDC產(chǎn)業(yè)上下游都在積極嘗試新的供配電架構(gòu)，這其中，源網(wǎng)荷儲或?qū)⒊蔀榻酉聛?，提升?shù)據(jù)中心穩(wěn)定性與提高可再生能源應(yīng)用占比的重要抓手。
源網(wǎng)荷儲是電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能的統(tǒng)稱，而將這四部分有機(jī)的融合起來，構(gòu)建一套新的供配電系統(tǒng)將成為2024年數(shù)據(jù)中心行業(yè)能源結(jié)構(gòu)革新的突破點(diǎn)。
源網(wǎng)荷儲系統(tǒng)的特點(diǎn)是源網(wǎng)聯(lián)動和荷儲協(xié)同，目的是提高能源利用效率，改善能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在莫言看來，如果將可再生能源+儲能的模式推廣到數(shù)據(jù)中心行業(yè)中，對數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)碳中和起到推動作用。
以光伏為例，將光伏發(fā)電產(chǎn)生的電不經(jīng)過“大電網(wǎng)”，直接輸送到數(shù)據(jù)中心，再結(jié)合儲能技術(shù)，將進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本，“并且，通過儲能的方式，數(shù)據(jù)中心也可以嘗試‘擺脫’柴油發(fā)電機(jī)，將儲能的電力作為備用電，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)中心的綠色化，并降低全生命周期的成本。”莫言如是說。
從眾多IDC企業(yè)的布局不難看出，IDC對于源網(wǎng)荷儲業(yè)務(wù)布局的重視?？迫A數(shù)據(jù)最新的2023年Q3財報中指出——儲能業(yè)務(wù)高速發(fā)展，2023年前三季度科華數(shù)據(jù)新能源業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營收26.95億元，其中儲能營收近20億元，新增訂單充足，預(yù)計Q4維持營收增長態(tài)勢。并且，該份財報中，科華數(shù)據(jù)特別指出，公司推出數(shù)據(jù)中心儲能解決方案，未來有望實(shí)現(xiàn)快速增長。
其實(shí)除了科華數(shù)據(jù)以外，還有很多數(shù)據(jù)中心的企業(yè)將源網(wǎng)荷儲作為企業(yè)的重點(diǎn)戰(zhàn)略布局。
據(jù)了解，合盈數(shù)據(jù)在張家口地區(qū)自有5.53GW新能源發(fā)電，包括光伏和風(fēng)電，一年投產(chǎn)150度新能源發(fā)電;
世紀(jì)互聯(lián)早在2021年就與清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院合作，推出“SPEAR”創(chuàng)新示范工程首個示范節(jié)點(diǎn)項目，在其位于廣東省佛山市的世紀(jì)互聯(lián)佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心(簡稱佛山數(shù)據(jù)中心)應(yīng)用“儲能+IDC”的運(yùn)營模式。儲能系統(tǒng)通過每天“兩充兩放”，在電費(fèi)低谷期時充電，電費(fèi)高峰期時放電，以此供給數(shù)據(jù)中心使用，提高自充自用的經(jīng)濟(jì)性的同時，還能起到幫助電網(wǎng)穩(wěn)定負(fù)荷的作用;
博浩數(shù)據(jù)在其廣州二號數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用了儲能+IDC的運(yùn)營模式。據(jù)悉，博浩數(shù)據(jù)在廣州二號數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用了儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)以電化學(xué)中的鋰電池為主要儲能產(chǎn)品，配套三套250KW/1.72MWh總裝載容量為5.16MWh的電化學(xué)鋰電儲能系統(tǒng);
萬國數(shù)據(jù)則是在最新的2023年Q3財報中表示，公司將與韓國SK集團(tuán)子公司SK ecoplant，共同針對萬國數(shù)據(jù)未來在新加坡的新建數(shù)據(jù)中心，聯(lián)合開展燃料電池電源解決方案技術(shù)試點(diǎn)，探索氫能等綠色能源應(yīng)用的最佳方案，進(jìn)而有可能成為首個使用SOFC技術(shù)供電的數(shù)據(jù)中心企業(yè)，并在東南亞建立第一個由燃料電池供電的數(shù)據(jù)中心.......
通過眾多數(shù)據(jù)中心服務(wù)商的布局不難看出，源網(wǎng)荷儲將成為2024年數(shù)據(jù)中心行業(yè)能源結(jié)構(gòu)革新的重要舉措，而提前的布局，也讓更多儲能的應(yīng)用有望在2024年切實(shí)落地。鈦媒體認(rèn)為，2024年，能源將成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)最大的考驗(yàn)之一，而能源也逐漸成為整個算力產(chǎn)業(yè)能否實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵所在。
本文首發(fā)于鈦媒體APP，作者|張申宇
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