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聚焦“雙碳”戰略,打造綠色數據中心
  • 隨著可持續發展觀念深入人心和國家“雙碳”戰略的提出,綠色低碳成為時代發展的主旋律。數據中心作為支持銀行信息系統運行和數字化轉型的重要基礎設施,是貫徹落實國家“雙碳”戰略,聚焦能效提升,優化能源結構的主要戰場。
  • 隨著可持續發展觀念深入人心和國家“雙碳”戰略的提出,綠色低碳成為時代發展的主旋律。數據中心作為支持銀行信息系統運行和數字化轉型的重要基礎設施,是貫徹落實國家“雙碳”戰略,聚焦能效提升,優化能源結構的主要戰場。中國人民銀行印發的《金融科技發展規劃(2022—2025年)》明確指出,要積極應用綠色節能技術和清潔可再生能源,加快數據中心綠色化建設與改造,加強能耗數據監測與管理,并對新建大型、超大型數據中心電源使用效率提出了具體要求。因此,建設以節能減排為目標的綠色數據中心是銀行可持續發展和落實我國“雙碳”戰略目標的堅實保障。
      
      綠色信息技術/信息系統(綠色IT/IS)致力于從IT技術、文化和管理等方面研究如何減少IT基礎設施的能量消耗和環境影響,給銀行帶來利潤增長、生態環境改善和社會認同等多重功效。綠色IT/IS作為提高組織效率與促進組織變革的有效手段,同樣適用于綠色數據中心建設和運維管理。針對當前數據中心基礎設施存在的高耗能問題,以綠色IT/IS的視角,統籌考慮數據中心基礎設施的節能減排、可持續發展、污染預防和運維管理,落實全生命周期的綠色數據中心建設和管理目標。
        
      以綠色IT/IS視角,推進落實“雙碳”戰略目標
      
      數據中心總體架構自下而上可以分為建筑平臺層、基礎設施層、硬件平臺層、系統層和應用層。其中,建筑平臺層主要是機房建筑結構、規劃布局和樓宇管理系統;基礎設施層包含供配電系統、制冷系統、消防系統、安防系統以及基礎設施監控系統等。實現綠色數據中心低碳目標需要將五層架構統一規劃、管理、調度。
      
      1.關注IT設備能效比,統籌考慮IT設備能耗與業務發展。綠色數據中心應注重加強各種能耗指標數據監測與管理,綜合考慮機房電源使用效率(PUE)、碳利用效率(CUE)、基礎設施使用效率(IUE)和IT設備能效比等指標。其中IT設備能效比定義為IT設備每秒數據吞吐量與IT設備功耗的比值,IT設備能效比越高,表明IT設備在同等能耗條件下所提供處理、存儲和交換的數據量越大。IT設備能效比將數據和能耗建立起了較為直觀的聯系,從綠色IT/IS視角看,商業銀行數據中心將數據、業務量與能耗統一進行分析,從業務發展、企業發展的更高角度,統籌做好節能減排工作。
      
      2.持續開展高耗能設備的升級換代,著力降低IT設備自身能耗。IT設備是數據中心能耗的根源。大量研究成果表明,每當提供計算服務的核心IT設備發生電力節省,都會對基礎配電、制冷等設備產生連帶節能效應。因此,要想大幅提升綠色數據中心的建設水平就必須在滿足業務需求的前提下著力降低IT設備的能耗,這樣才能達到治標又治本的目的。
      
      除了通過采購綠色節能的IT設備,采用虛擬化和云計算技術等常見措施減少IT設備能耗外,數據中心還應建立老舊高耗能設備替換常態長效機制。IT設備更新迭代速度較快,以服務器設備為例,在同樣的能耗下產品計算能力可達到5年前同類型設備的5倍以上。因此,數據中心要以系統為驅動,建立老舊設備臺賬;以效能為驅動,加速老舊設備下線;以綠色為驅動,優化設備升級;以機制為驅動,形成常態化長效機制,建立起符合綠色IT/IS理念的設備全生命周期管理體系。
      
      3.關注機房選址,優化數據中心總體布局。近年來,隨著國家“東數西算”戰略的進一步推進,國家發改委等四部門先后同意在甘肅、寧夏、內蒙古、貴州、京津冀、長三角、粵港澳、成渝等8地建設國家算力樞紐節點。數據中心制冷系統的冷源正在逐漸從機械制冷向自然冷源的方向發展,其選址要綜合考慮國家戰略導向、網絡節點資源情況、機房所在地年平均氣溫和用電用水能耗等要素,做到綠色選址。同時,數據中心還應加大對當地清潔及可再生能源的利用。
      
      4.從規劃設計出發,打造綠色建筑。新建數據中心項目應從建筑模塊化、預制裝配化、綠色建材等多方面入手,有效降低建設過程中的碳排放。在規劃布局方面,從機樓、機房、機柜三個維度分別實現模塊化。機樓采用建筑模塊化,集約布局、高效使用;機房模塊化,可實現通用性強、管線路由短、可分期擴展、資源復用;機柜模塊化,可實現機柜的靈活配置、快速部署,同時便于模塊間的資源整合,有效降低后續運維和使用過程中的碳排放。
      
      在基礎設施層面還要采用環保型消防滅火藥劑和低功耗的安防設備等產品。
      
      5.以供配電系統為抓手,降低供電損耗。供配電系統主要通過設備級向系統級演進和供電架構優化等方面措施降低能耗。在新建數據中心項目中,要對部分配電設備進行一定程度上的整合,將變壓器、低壓配電設備和UPS設備整合在一個場所內,減少低壓配電系統路由,使原有設備級使用策略逐步轉化為系統級,提高供電鏈路的效率。在供電系統架構方面,減少不必要的冗余,優化雙路市電切換邏輯。同時,采用高壓直流供電,減少UPS設備內部逆變環節,提升供電效率。
      
      在園區照明中使用太陽能燈具并納入智慧園區管理系統,通過統一的管理平臺對園區照明設備進行管理實現遠程控制、人走燈滅。
      
      6.依托高效冷卻方式,實現綠色節能制冷。制冷系統是數據中心機房除IT設備外最大的耗能系統。在中國銀行新建數據中心項目中,充分利用機房所在地年平均氣溫較低的特點廣泛采用間接蒸發冷卻技術。在室外溫度較低時,利用自然冷源與機房內熱空氣進行熱量交換達到制冷的目的,同時避免室外風沙和污染物對于機房內IT設備的影響,實現“換熱不換質”。實際研究數據表明此項技術與傳統的機械制冷相比大約可以節約60%以上的電能。在解決高熱密度數據中心的散熱方面,液冷具有傳統空調系統無法比擬的優勢且能耗更低,數據中心應積極開展冷板、浸沒和噴淋等液冷技術研究與應用。
      
      7.科學規劃,合理布局IT設備。除了開發新的冷卻技術和優化冷卻介質的輸送外,通過科學地利用熱力學原理在空間上合理布置IT設備機架同樣也可以在很大程度上降低制冷系統能耗。冷熱通道隔離結構布局可以充分利用熱力學特點,避免因冷熱氣體混合而造成制冷效率降低問題,降低空調設備約10%-15%的能耗。在機房規劃設計和設備安裝時,除考慮應用系統架構、網絡資源分配等問題外,還需對不同功率設備的擺放進行統籌分析。例如,適當考慮高功率設備與低功率設備甚至無源設備合理布局,盡可能避免局部熱點的出現,提升制冷效率。
      
      8.建立健全智能化運維機制,提升智能化能耗管理水平。智能運維在數據中心節能降耗方面的作用,主要體現在加強能耗管理、提高設備運行效率等方面。通過大數據對數據中心制冷系統運行中產生的海量數據進行提取和智能分析,利用人工智能分析控制參數與PUE之間的內在關系,建立PUE預設模型,用于各類制冷設備參數精細化調控,從而降低制冷系統能耗。智能運維體系還可根據數據中心算力需求變化,利用預設的算法自適應控制空調制冷設備開關,平滑改變室內溫度,以達到節能目的。
      
      基礎設施智能化運維平臺是支撐數據中心綠色度量、綠色評測的關鍵工具,為數據中心達到綠色管理目標提供了有力支持,同樣是數據中心綠色IT/IS體系中的關鍵組成部分。
      
      9.重視綠色技術人才培養,為可持續發展積蓄力量。實現數據中心的綠色發展,關鍵取決于掌握“綠色”技能且擁有“綠色”行為的人。當前,各家銀行對于綠色數據中心基礎設施規劃設計、運用綠色技能進行運維管理的專業人才較少。而“綠色技能”又是通用性技能,包括最大限度地減少資源使用、能夠認識能源和資源利用效率的機會、減少溫室氣體排放、電子垃圾回收利用、使用環保產品、保護自然環境、加強遠程運維和遠程會議的應用等內容?!熬G色技能”同時也是專業技能,主要體現在從事“綠色工作”或“綠色職業”所必須掌握的技術、知識、價值和態度之中,應該加快這方面人才的培養和儲備。
      
      中國銀行綠色數據中心建設成果
      
      中國銀行積極打造支持集團經營發展的信息科技“新基建”,在北京、上海、內蒙、合肥“多地多中心”新型基礎設施布局上,進一步對標業內最佳實踐,大力推進綠色智能機房建設,力爭形成“核心突出、差異定位”的協同發展格局。目前在建的內蒙古和合肥數據中心的PUE指標均優于國家相關標準。2021年度國家綠色數據中心名單中,中國銀行合肥云計算基地榜上有名,標志中國銀行在踐行“雙碳”戰略上取得了新的進展。
      
      編輯:Harris
      
      

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