万物联网时代，技术革新超越能耗“紧箍咒”

中国科技网记者李禾

前两个月，资深猫奴A君在朋友圈PO了一个神器——自动喂食器，一次可储存三四天的食水，还能用app随时查看猫主子的进食状况，并配合摄像头一起“上云”。连撸猫都能如此，何况家里其他设备呢?冰箱、空调、扫地机器人……A君说托物联网的福，终于过上了拥有上帝视角的生活。

除了个人生活，开启上帝视角的还有工厂的管理者们，随着工业4.0概念到来，从大型机械、到无人生产线，人们能想到的所有过程——从实时收集、储存、分析数据信息，到提出解决方案、再到传递指令的电器、机械，都将能实现一键上网，云端控制。

物联网时代正在势不可挡的到来，数据中心的建设也因而迎来了井喷。据预测，到2025年，全球数据总量将达到180万亿GB。大幕即将开启，一个担忧却不禁升起来：电，还够用吗?

电力需求会是数据中心的阿喀琉斯之踵吗?

中国经济腾飞带来了对电力的旺盛需求，多年来中国电力需求长期存在缺口，到夏季尤为严重。2016年，全国全社会累计用电量已高达59198亿千瓦时，但社会用电缺口仍高达87亿千瓦时。据预测，2018年全国用电量还将持续增加4.5%左右。

作为“耗电大户”，近年来数据中心设速度犹如搭上火箭。截至2016年底，中国数据中心保有量约为5.6万个，总面积约为1650万平方米。在国务院印发的《 “十三五 “国家战略性新兴产业发展规划》中，实施国家大数据战略、发展人工智能都位列其中。随着物联网、人工智能、大数据、云计算等行业如火如荼开展，数据中心的建设速度还将持续保持在高位，预计到2020年，中国数据中心保有量将超过8万个，总面积将超过3000万平方米。

与此同时，其高能耗、高成本也成了一个令人头疼的问题。中国数据中心节能技术委员会秘书长吕天文透露，2016年中国数据中心总耗电量已超过1200亿千瓦时，这个数字超过了三峡大坝2016年全年的总发电量(约1000亿千瓦时)。另据行业统计数据显示，2015年中国的数据中心占全球比例10%，而其总耗电量已占到了全社会用电量的1.5%，在第三产业中比例惊人。

与之相对应的是，我国数据中心对能源利用的粗犷。在实际运行中，PUE高达2甚至超过2的数据中心还大有存在。因整体能耗偏高，电力需求和成本控制成了套在企业头上的 “紧箍咒”。超越企业成本控制和需求响应限制，未来数据中心将面临的是更宏观、更严苛的国家能源调控、能效控制之手。各发达地区和主管部门纷纷提高数据中心建筑和能耗标准，如北京市经信委就明确规定，只有PUE值在1.5以下的云计算数据中心才能获批建设。

为了将PUE降下来，各大互联网巨头可谓绞尽脑汁。CenturyLink将数据中心架在水电站上，微软提出要将数据中心设在水下，连北极、南极这些天然极寒之地也被盯上。在中国，受成本及政策限制，越来越多数据中心开始“西迁”之路。Apple iCloud、腾讯、阿里云纷纷在贵州兴建数据中心。

谁是高能效、低成本的学霸?

全球数据中心都这么耗电吗?2015年，美国数据中心占全球比例为41%。全美数据中心在2014年电力消费仅占全社会用电量的1.8%，增速缓慢。

美国能源部支持劳伦斯伯克利国家实验室针对全美数据中心进行能耗调查，在2016年发布报告指出，全美数据中心这么优异表现，得益于大幅的能效提升。早在2010年全美数据中心还在数量级上快速增长时，能耗就已进入低速增长。从2010年到2014年，能源消耗仅增长了4%。劳伦斯伯克利实验室还预测，到2020年，全美数据中心数量将会增加40%，电力消耗增速将控制在8%左右。

原来高能效、低成本的学霸还是存在的!比我们干得多，却比我们吃的少，这是怎么做到的?

十年前，美国数据中心还不是这样的学霸。从2000年到2005年，数据中心电力消耗增速是90%，尽管期间遭遇2008年金融危机，2005到2010年间，全美数据中心还是挣扎着增加了24%的电力消耗。但通过大幅能效提升后，到2020年将为全美数据中心节省近6200亿千瓦时电力消耗，相当于节约了600亿美元的电力成本。

那成功秘笈是什么?回溯全美数据中心能效提升的路径，有几项至关重要的技术突破是关键。

首先是2005年行业解决方案供应商开创的技术革新。其中令人瞩目的是在冷却系统方面，由施耐德电气技术中心(SETC)率先提出的“热量转移”理念。制冷电耗一直都是数据中心的耗能大户，数据中心50%-70%的成本都是在支付“空调费”。 在SETC提出的“热量转移” 理念里，冷却系统核心不是制冷降温，而是数据中心运营产生的热能如何能被高效捕捉、交换和转移。在这样的理念下，通过集中热量、封闭通道实现降低冷热空气混合，行级空调研发实现了靠近热源制冷，低能耗的自然冷却等技术和标准操作被开发应用，制冷系统动态管理技术也得到了大规模应用。

（编辑：济南站长网）

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