搜索一次網(wǎng)頁的能耗，能燒開幾壺水?

在回答這個(gè)問題之前，我們先來看看完成一次網(wǎng)頁搜索需要幾步。在搜索引擎上輸入關(guān)鍵詞，這個(gè)動(dòng)作首先會(huì)在當(dāng)前的設(shè)備上同時(shí)調(diào)動(dòng)物理(硬件)結(jié)構(gòu)和虛擬(軟件)結(jié)構(gòu)，然后，查詢的請(qǐng)求會(huì)通過傳輸數(shù)據(jù)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以及處理搜索請(qǐng)求的位于數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。再之后，又是調(diào)取查詢數(shù)據(jù)的過程，最后再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，把搜索結(jié)果的數(shù)據(jù)返回到終端的界面上。

“搜索”這個(gè)動(dòng)作，如今幾乎每天都如影隨形，誰又會(huì)去想這一次的搜索動(dòng)作的耗能能燒開幾壺水呢?

在2014年的時(shí)候，還真有兩位“無聊”人士研究了在這之前10年關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)能耗的文章，葡萄牙里斯本技術(shù)大學(xué)的弗拉德·科羅阿默(Vlad Coroamă)和瑞士蘇黎世大學(xué)的洛倫茨·希爾蒂(Lorenz Hilty)綜合研究后發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)果間的差異竟然可以達(dá)到4個(gè)數(shù)量級(jí)。他們認(rèn)為，測(cè)量的準(zhǔn)確性、模型中使用的近似值，以及研究的范圍都是造成這種巨大差異的原因。也就是說，其實(shí)我們很難確定使用一次搜索引擎的能耗，到底相當(dāng)于電熱水壺工作10分鐘還是3小時(shí)的能耗。

然而，事情就這樣無解了嗎?

《巴黎協(xié)定》的最大貢獻(xiàn)在于明確了全球共同追求的“硬指標(biāo)”——全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)，升溫控制在1.5攝氏度之內(nèi)。按照協(xié)定要求，各方將加強(qiáng)對(duì)氣候變化威脅的應(yīng)對(duì)。

2020年9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上，中國正式對(duì)外宣布“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。也就是我們現(xiàn)在常說的“雙碳”目標(biāo)。

這意味著，中國經(jīng)濟(jì)將全面向低碳化發(fā)展轉(zhuǎn)型。從“看不見”的二氧化碳到“看得見”的碳排放競爭力，企業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。

每一次搜索，每一筆網(wǎng)購訂單，每一次朋友圈點(diǎn)贊，每一條視頻號(hào)評(píng)論，都需要調(diào)用數(shù)據(jù)，更需要數(shù)據(jù)中心的支撐。數(shù)據(jù)中心有大量的服務(wù)器，同時(shí)，需要配套冷卻系統(tǒng)和其他的冗余系統(tǒng)來保證業(yè)務(wù)連續(xù)性�？梢哉f，數(shù)據(jù)中心是只要有業(yè)務(wù)，就一直在消耗電能�！�2021 年中國數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)報(bào)告》(以下簡稱“《報(bào)告》”)顯示，2020年，中國全社會(huì)用電量75110億度，全國數(shù)據(jù)中心用電量870億度，數(shù)據(jù)中心的用電量占全社會(huì)用電量的1.16%。

而且這一趨勢(shì)有增無減。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)背后是巨大的數(shù)據(jù)支持，規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心的承載�！秷�(bào)告》顯示，2021年全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃新增機(jī)柜總數(shù)約99.15萬架;2021年全國累計(jì)數(shù)據(jù)中心存量機(jī)柜總數(shù)預(yù)計(jì)將會(huì)達(dá)到約415.06萬架。

2020年，中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到39.2萬億元，占GDP的38.6%，數(shù)據(jù)中心用全社會(huì)1%左右的用電量支撐了38.6%的國民生產(chǎn)總值。

當(dāng)下中國的電力構(gòu)成中，石化類能源仍然是主要來源。一邊是數(shù)字化的需求越來越旺盛，一邊是數(shù)據(jù)中心面臨的節(jié)能減排要求。

繼2020年8月發(fā)布《國家發(fā)展改革委 國家能源局關(guān)于開展“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》后，今年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局又聯(lián)合發(fā)布了《國家發(fā)展改革委 國家能源局關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》。

對(duì)此，維諦技術(shù)(Vertiv，NYSE：VRT)中國區(qū)工業(yè)及商業(yè)解決方案部總監(jiān)黃坤振表示：“這樣的一系列文件出臺(tái)，表明我們的儲(chǔ)能系統(tǒng)要從原來集中在源側(cè)、發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)向用戶側(cè)轉(zhuǎn)移�，F(xiàn)在一些園區(qū)，包括數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始嘗試儲(chǔ)能新思路。”

維諦技術(shù)(Vertiv)中國區(qū)工業(yè)及商業(yè)解決方案部總監(jiān)黃坤振

他表示，由于風(fēng)、光伏等可再生能源的接入無法提供穩(wěn)定持續(xù)供電，也要求數(shù)據(jù)中心有必要建設(shè)新型儲(chǔ)能系統(tǒng)。

降碳是一場(chǎng)沒有硝煙的“戰(zhàn)斗”。

數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和配套系統(tǒng)的使用狀態(tài)一直是處于動(dòng)態(tài)的變化中，就像開篇所說，我們無法計(jì)算使用一次搜索引擎的耗能，但我們可以詳細(xì)分析出數(shù)據(jù)中心每個(gè)獨(dú)立模塊的能耗，并找到盡可能降低能耗的方法。

在數(shù)據(jù)中心適當(dāng)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)與UPS系統(tǒng)的結(jié)合后，不僅可以通過電力儲(chǔ)能對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能管理，而且儲(chǔ)能設(shè)備還可以利用峰谷電價(jià)完成電力負(fù)荷管理，為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。

在數(shù)據(jù)中心，UPS雙母線系統(tǒng)幾乎是數(shù)據(jù)中心標(biāo)配的供電系統(tǒng)解決方案，但是系統(tǒng)的容錯(cuò)也導(dǎo)致了系統(tǒng)的利用率的不足。“UPS雙母線系統(tǒng)每臺(tái)帶載率不超過50%，15分鐘的電池后備時(shí)間又長期閑置。”黃坤振說。而數(shù)據(jù)中心UPS儲(chǔ)能應(yīng)用方案，可以在IT負(fù)載UPS雙母線供電場(chǎng)景下，實(shí)現(xiàn)UPS整流器50%功率經(jīng)逆變器為負(fù)載供電，同時(shí)，UPS整流器50%冗余功率經(jīng)充電器為鋰電池組快速充電，“建議儲(chǔ)能時(shí)間2小時(shí)，充電功率0.5C。”

相對(duì)于傳統(tǒng)儲(chǔ)能方案，投資節(jié)省20%。黃坤振以北京地區(qū)儲(chǔ)能運(yùn)行模型算了一筆賬：每天系統(tǒng)采用兩充兩放運(yùn)行模式，峰谷差價(jià)獲利，5到8年回收成本。“如果能參與需求側(cè)響應(yīng)，則回收周期更短。”

幾乎所有數(shù)據(jù)中心的備電系統(tǒng)里都少不了柴油發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)大約可以占到一個(gè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施總投資額的10%左右，不光是柴油發(fā)電機(jī)采購成本高，運(yùn)營維護(hù)專業(yè)化要求高，使用污染大卻利用率低。“現(xiàn)在許多人談到數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能時(shí)，都在探討柴油發(fā)電機(jī)有沒有可能被替代。”黃坤振說,”目前這個(gè)階段，更多的需要是一種油機(jī)資源的補(bǔ)充，也就是聯(lián)合備電模式。”

柴油發(fā)電機(jī)與UPS儲(chǔ)能聯(lián)合工作時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率能實(shí)現(xiàn)0～100%可調(diào)，油機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)輸出功率動(dòng)態(tài)調(diào)整。根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量，減少柴油發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)油量，減少油機(jī)輸出功率或油機(jī)數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)低碳戰(zhàn)略。另一種模式是儲(chǔ)能獨(dú)立備電模式，儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率100%放電，實(shí)現(xiàn)油機(jī)替代。

維諦技術(shù)(Vertiv)率先提出數(shù)據(jù)中心采用“連續(xù)制冷UPS儲(chǔ)能模式“，即UPS動(dòng)態(tài)旁路以99%效率為重要?jiǎng)恿ω?fù)荷100%持續(xù)供電，確保負(fù)載零中斷;UPS主路整流器經(jīng)充電器提供最大100%輸入功率為鋰電池組充電;UPS逆變器進(jìn)行諧波治理，將變頻空調(diào)諧波電流降低到5%，以減少對(duì)電網(wǎng)的污染。

有效利用可再生能源和電池儲(chǔ)能的組合，新儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池不僅是作為備用電源為數(shù)據(jù)中心提供電力保障，同時(shí)還可以作為一種平衡電網(wǎng)的資產(chǎn)，甚至可以為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。電力儲(chǔ)能投資，是數(shù)據(jù)中心走向無碳化的關(guān)鍵構(gòu)件，也是改變數(shù)據(jù)中心能耗的第一步。

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