構(gòu)建零碳網(wǎng)絡(luò) 未來上網(wǎng)只用電不排碳？

原文來源：科技日報(bào)

本報(bào)記者：李 禾

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人可以享受到ICT基礎(chǔ)設(shè)施帶來的便利，依靠發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)、迅捷的網(wǎng)速，人們可以享受在線辦公、在線學(xué)習(xí)、在線醫(yī)療等便利。這背后，要靠越來越多的海量計(jì)算和越來越大的數(shù)據(jù)存儲來支撐，同時(shí)伴隨著能源消耗的增長。

——周桃園 華為副總裁兼數(shù)字能源產(chǎn)品線總裁

當(dāng)你打開電腦處理業(yè)務(wù)、瀏覽信息，在手機(jī)上搶紅包時(shí)，你可能不會去計(jì)算這背后的碳排放。

2021年政府工作報(bào)告提出，今年要扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作，“十四五”時(shí)期，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%。并將這兩項(xiàng)指標(biāo)作為約束性指標(biāo)進(jìn)行管理。面對低碳的硬指標(biāo)，能源消費(fèi)量快速增長的信息通信行業(yè)(ICT)也提出了碳中和目標(biāo)。其中，華為首次提出了“零碳網(wǎng)絡(luò)”，發(fā)布了數(shù)字能源零碳網(wǎng)絡(luò)解決方案。

信息技術(shù)的發(fā)展讓能耗大幅增加

據(jù)加拿大麥克馬斯特大學(xué)的研究預(yù)測，2040年，ICT的碳排放占全球碳排放比例將從2007年的1.6%上升至14%。2020年，數(shù)據(jù)中心占全行業(yè)碳排放比例最大，占45%，其次是通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備，分別占24%和31%。

在我國，隨著5G的商用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，5G、數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅猛擴(kuò)大的同時(shí)，能耗數(shù)據(jù)也大幅攀升。華北電力大學(xué)與國際環(huán)保組織綠色和平2019年報(bào)告顯示，2018年我國數(shù)據(jù)中心總用電量為1609億千瓦時(shí)，約占全社會用電量的2%，超過上海市2018年全社會用電量。假如我國的能源結(jié)構(gòu)保持現(xiàn)狀，到2023年我國數(shù)據(jù)中心用電將會產(chǎn)生1.63億噸二氧化碳排放，相當(dāng)于一個(gè)中型國家的碳排放水平。

華為發(fā)布的《通信能源目標(biāo)網(wǎng)白皮書》指出，雖然5G網(wǎng)絡(luò)每比特?cái)?shù)據(jù)的平均能耗僅為4G的1/10，但由于5G站點(diǎn)數(shù)量是4G的2—3倍，同時(shí)擁有更大流量，單設(shè)備功耗將是4G的3—3.5倍，網(wǎng)絡(luò)整體耗電量將比現(xiàn)在翻一倍，每年超過1000億千瓦時(shí)。

其實(shí)，ICT能耗劇增主要是因?yàn)橛脩魯?shù)量的劇增，以及相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備等新基建的落地和運(yùn)行。數(shù)據(jù)顯示，25年前，全球人口總數(shù)為56億，移動(dòng)用戶數(shù)不到1億，站點(diǎn)數(shù)量僅20萬，聯(lián)接數(shù)低于0.5億。到2015年，全球人口總數(shù)超過73億，移動(dòng)用戶已激增至48億，站點(diǎn)數(shù)量超過660萬，聯(lián)接數(shù)超過80億。

華為副總裁兼數(shù)字能源產(chǎn)品線總裁周桃園說，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人可以享受到ICT基礎(chǔ)設(shè)施帶來的便利，依靠發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)、迅捷的網(wǎng)速，人們可以享受在線辦公、在線學(xué)習(xí)、在線醫(yī)療等便利。這背后要靠越來越多的海量計(jì)算和越來越大的數(shù)據(jù)存儲來支撐，同時(shí)伴隨著能源消耗的增長。

據(jù)預(yù)測，到2025年，由IoT、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)構(gòu)建的萬物互聯(lián)智能世界，聯(lián)接數(shù)將達(dá)1000億個(gè)。這也是ICT行業(yè)的能耗會如此之高的原因之一。

極簡+綠電+智慧能源云

如何才能實(shí)現(xiàn)零碳網(wǎng)絡(luò)？周桃園說，華為零碳網(wǎng)絡(luò)解決方案包含了“極簡站點(diǎn)、極簡機(jī)房、極簡數(shù)據(jù)中心、無處不在的綠電”四大解決方案，再融合智慧能源云。

極簡站點(diǎn)指的是站點(diǎn)形態(tài)的極簡化，從以前的室內(nèi)發(fā)展到室外，再進(jìn)一步縮減其占地空間。即讓房子變柜子、柜子變桿子，全面“桿站化”，實(shí)現(xiàn)降低能耗、省電費(fèi)、省租金；極簡機(jī)房是指以機(jī)柜替代機(jī)房，在保證擴(kuò)容的情況下，免增機(jī)房、免改線纜、免增空調(diào)，從而節(jié)省能耗、空間并避免大量施工。

周桃園說，極簡數(shù)據(jù)中心是指通過全預(yù)制化、模塊化建設(shè)重構(gòu)架構(gòu)；通過高效節(jié)能方案重構(gòu)供電，提升效率，并實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)；通過間接蒸發(fā)冷卻等解決方案節(jié)省能耗，相比傳統(tǒng)冷凍水方案可節(jié)能17%；通過智能運(yùn)維解決方案重構(gòu)運(yùn)維，使效率提升35%。

多使用來自可再生能源的綠電，減少使用高碳的化石能源是零碳網(wǎng)絡(luò)的重要一步。國家發(fā)改委副主任寧吉喆說，2020年我國可再生能源發(fā)電裝機(jī)已達(dá)到9.34億千瓦，將進(jìn)一步擴(kuò)大可再生能源裝機(jī)規(guī)模，推進(jìn)清潔能源增長消納和儲能協(xié)調(diào)有序發(fā)展。

“無處不在的綠電”指的是將綠電引入站點(diǎn)、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心等，打造綠色聯(lián)接和綠色計(jì)算。最后這四大解決方案還融合了“智慧能源云”，通過源—網(wǎng)—荷—儲一體化智慧管理，最終大幅降低用電成本，提升能源效率。

為節(jié)能降耗IT企業(yè)各顯神通

目前，在節(jié)能減排上，各運(yùn)營商可以說是各顯神通。有的IT企業(yè)通過引入高效電源，改造老舊電池，提升能源轉(zhuǎn)換率，降低能源損耗，達(dá)到節(jié)電效果；有的采用混合供電解決方案，減少因電力不穩(wěn)而采用油機(jī)供備電帶來的相關(guān)能源成本和能源損耗。

數(shù)據(jù)中心需要保持24小時(shí)不間斷運(yùn)行。根據(jù)國家節(jié)能中心、賽迪顧問股份有限公司等共同發(fā)布的《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》，超大型數(shù)據(jù)中心飛速發(fā)展，快速增長的功率密度對散熱提出更高要求。2019年以“風(fēng)冷”技術(shù)為代表的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，其耗能中約有43%是用于IT設(shè)備的散熱，與IT設(shè)備自身的能耗45%基本持平，降低散熱功耗、控制數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心已成當(dāng)務(wù)之急。

“液冷技術(shù)是突破數(shù)據(jù)中心節(jié)能瓶頸的最佳捷徑?！笔锕鈹?shù)創(chuàng)公司高級副總裁姚勇說，液冷技術(shù)帶給行業(yè)的效益遠(yuǎn)不止節(jié)能一個(gè)方面。液冷技術(shù)的高效制冷效果，可大幅提升服務(wù)器的穩(wěn)定性、效率及使用壽命，同時(shí)提升了單位空間服務(wù)器部署密度，高度節(jié)省空間占地，并將超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè)大為簡化。液冷數(shù)據(jù)中心噪音超低，環(huán)境友好，余熱利用也可創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

據(jù)賽迪顧問估算，液冷應(yīng)用前景廣闊，2025年我國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將超千億元。

不過，對于ICT來說，僅依靠液冷等節(jié)能環(huán)保技術(shù)尚不足以應(yīng)對零碳的挑戰(zhàn)。綠電的引入就非常關(guān)鍵，可再生能源讓IT企業(yè)從能源“消費(fèi)者”轉(zhuǎn)變成為“生產(chǎn)者”，提高清潔能源的使用率。

目前，全球約41家科技企業(yè)已設(shè)立長期100%可再生能源目標(biāo)，2020年，國際科技巨頭紛紛加碼行動(dòng)。亞馬遜收購了35個(gè)風(fēng)電與光伏電站，成為可再生能源迄今最大買家。谷歌提出，將在2030年實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r(shí)零碳運(yùn)營，將零碳的統(tǒng)計(jì)范圍從年過渡到小時(shí)；微軟則表示，將于2030年實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放，并在2050年消除企業(yè)所有歷史碳排放。

騰訊首席執(zhí)行官馬化騰在他的朋友圈中強(qiáng)調(diào)，“預(yù)計(jì)未來最大占比的是原生清潔能源支持的數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)。很難，但總要努力。”綠色和平氣候與能源項(xiàng)目主任葉睿琪表示：“我們認(rèn)為馬化騰的評論清晰地傳達(dá)了一個(gè)信號，即數(shù)據(jù)中心的可再生能源利用，將是科技行業(yè)邁向碳中和的最重要手段之一?！?/span>

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和碳中和目標(biāo)的牽引，ICT技術(shù)在不斷地融合創(chuàng)新。周桃園表示，未來主流方案的方向應(yīng)該是從以終為始的角度考慮，系統(tǒng)化、全局化地進(jìn)行能效提升，從站點(diǎn)到機(jī)房進(jìn)行到智能運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)極簡站點(diǎn)、極簡機(jī)房；數(shù)據(jù)中心則應(yīng)從架構(gòu)、供電、溫控、運(yùn)維4個(gè)方面重構(gòu)，以此來提升運(yùn)維效率、減低能源損耗及縮短建設(shè)周期等。

第十三屆全國人大常委會委員、中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副院長王毅說，實(shí)現(xiàn)碳中和以及零碳，最核心的內(nèi)容就是發(fā)展可再生能源。構(gòu)建一套高比例可再生能源體系，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有的分布式能源系統(tǒng)、智能電網(wǎng)，未來的智慧能源等，作為一個(gè)統(tǒng)一的體系來設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)成本，塑造新的能源安全格局。