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随着工业互联网、人工智能、云计算、大数据、5G等新技术和新应用的快速发展以及数字经济等的发展对算力、数据资源的存储和应用需求大幅提升，数据中心需求激增。数据中心逐渐成为经济社会运行不可或缺的数字基础，支撑着我国数字经济的蓬勃发展，推动各行业各领域数字化发展，高电数据中心越来越被大家重视，也将成为未来数据中心发展的趋势。 数据中心是公认的高耗能行业，过去十年间，我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增，其耗电量在2020年突破2000亿千瓦时，约占全社会用电量的2.71%，2014-2020年，数据中心耗电量占比逐年升高鉴于世界上80%的能源仍然来自化石燃料，不断增长的电力需求已经造成了严重的环境问题。好在，这个问题得到许多数据中心提供商的注意，他们致力于寻找解决方案来满足消费者的电力需求，同时将能源使用保持在高效和合理的水平。总的来说，数据中心现在的电力使用效率比几年前要高得多，正如其电力使用效率(PUE)分数所证明的那样。然而，总是有新的改进方法，特别是因为大多数效率变化被认为是相对“容易实现的目标”。是时候让数据中心向高效能源消耗领域迈出新的一步了。平均而言，冷却系统和服务器占数据中心能源消耗的大部分，其次是网络设备和存储驱动器。根据美国能源部的数据，拥有数万台设备的最大数据中心需要超过100兆瓦的电力，足以为大约80,000户家庭供电。随着互联网使用量的增加，对数据中心服务的需求也在增加，引发了人们的担忧。关于不断增长的能源使用。根据这项研究，从2010年到2018年，全球IP流量增长了10倍，而数据中心存储容量增长了25倍。在同一时期，全球服务器上运行的计算实例总数增加了六倍多。随着世界不断消耗越来越多的数据，预计这些增长趋势将继续下去。此外，随着人工智能等计算密集型服务的出现，对IT服务的需求可能会增长得更快。这就是为什么能够量化和预测数据中心的能源消耗是至关重要的。当今的数据中心普遍存在电能质量监控问题，而解决这个问题可以节省时间和运营成本。数据中心停机的代价极其昂贵——可能会造成数十万甚至数百万美元的损失。根据Uptime Institute 的数据，电源问题占数据中心中断的43%。如今，激增的电力需求、不断增加的电力成本以及减少碳足迹的全球倡议推动了对更创新、更有效的方法的需求，以监测数据中心整个电源链的电能质量。因此，对新一代可靠、智能机架配电、监控和控制解决方案的需求从未如此强烈。电气可靠性和电能质量对于解决停机预防至关重要。什么是电能质量?电能质量是电流的稳定性和可用性。良好的电能质量来自一致的电压、稳定的交流频率和类似于正弦波的平滑波形。监控和管理数据操作中的电能质量对于高效可靠地运行至关重要。然而，在电能质量方面仍然存在未解决的挑战，包括数据可见性、效率和基础设施的优化以及与现有BMS和DCIM系统的集成。马斯克讲了一个并不太好笑的笑话：“人们需要transformer（指：变压器）来运行transformer（指：transformer模型）。”“这些transformer正在耗尽transformer。”电力短缺的根源是GPU需求暴涨。与传统数据中心的CPU集群不同，AI算力集群通常需要高密度的电力供应，单机柜的电力需求从传统的几kW增加到几十kW。对于一个AI数据中心来说，除了IT设备（存储、运算、网络和连接器）之外还需要供电设备（UPS、蓄电池、柴油发电机、配电单元）、温控设备（冷源设备、机房空调、新风系统）等。业界用PUE（PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗）衡量数据中心能源利用率，理想水平为1.6至2.0，但并不是每个数据中心都能做到理想PUE。换言之，数据中心IT设备能耗越大，总用电消耗一般就越大，这使得AI数据中心耗电量急剧膨胀。全球数据中心关键IT电力需求（单位：MW），图片来源：SemiAnalysis澎拜新闻曾在报道数据中心耗电问题时提到，据不完全统计，2020年全球发电量的5%左右用于计算能力消耗，而这一数字到2030年可能提高到15%到25%左右。而2020年中国数据中心耗电量突破2000亿度，是同时期三峡大坝和葛洲坝电厂发电量总和的2倍。除了未来的电力困境之外，数据中心建设和运营在当前也面临很多挑战。目前，“东数西算”工程正在稳步推进，8个国家算力枢纽节点建设已全部开工，10个国家数据中心集群同步布局。西部地区新开工建设的数据中心项目数量稳步增长，我国算力集聚效应初步显现。但《中国工业报》今年1月的报道指出，受技术、成本、机制等多重因素制约，西部部分数据中心利用效率不高，面临算不了、算不起、算不好等问题，“东数西算”目前整体上仍处于“东数西存”阶段。“做不完，根本做不完”！在AI浪潮起来之后，这句话成为了很多芯片代工厂工人和数据中心施工团队的口头禅。AI数据中心的“发动机”在于GPU。大型科技公司对于数据中心建设的狂热需求也让英伟达的出货量节节攀升。从2021年到2024年底，英伟达交付的H100及同等功率GPU数量超过500万个。按约3.5万美元的市场价，这相当于500万辆特斯拉Model 3。英伟达H100出货量，图片来源：Omdia Research甲子光年智库在《中国AIGC产业算力发展报告》中指出，智能算力持续增长，未来需求增加，进一步加快了智算中心建设及相关设备增长。2月19日，国务院国资委召开“AI赋能 产业焕新”中央企业人工智能专题推进会。会议强调，中央企业要把发展人工智能放在全局工作中统筹谋划，深入推进产业焕新，加快布局和发展智能产业。要夯实发展基础底座，把主要资源集中投入到最需要、最有优势的领域，加快建设一批智能算力中心，进一步深化开放合作，更好发挥跨央企协同创新平台作用。Semianalyst统计了全球电价情况，其中美国电价全球最低，平均为0.083美元/度。中国的工业电价为0.092美元/度，在全球范围也处于低位。中国的大量电力来自煤炭发电，而美国得益于2000年代初的页岩气革命，如今全美天然气发电量占总发电量的40%，煤炭发电量占比从2012年的37%减少到2022年的20%。燃煤电厂的碳强度远高于天然气，每千克产出的电量效益远不及天然气。这意味着在建设数据中心时，美国将拥有更多清洁能源，更少受到全球碳排放协议的限制。中国本身是建设新型发电能力最好的国家之一，但由于种种原因，现阶段中国无法完全转向天然气，而必须依靠煤炭和核电作为主要发电手段。根据中国政府网报道，近年来中国通过优化绿色供电架构、提高绿电使用比例、绿色智能运营等方式实现节能降耗。目前中国已经创建了三批共计153家国家绿色数据中心，分布在内蒙，宁夏等地。例如万国数据公司的十一号数据中心通过采用单路高压直流供电和采购使用绿电，已经开始实现低碳转型。工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》提出，到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下，严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下，以加快绿色数据中心的普及。3月29日，一场与绿色数据中心有关的活动在京举行。国家数据局党组书记、局长刘烈宏在活动上表示，在“东数西算”与城市算力中心协同推进的过程中，需要进一步明确国家枢纽节点的算力“蓄水池”定位，面向风光水电等清洁能源丰富、区位优势突出、产业基础较好的非国家枢纽节点地区，有序推进建设本区域高效低碳、集约循环的绿色数据中心。刘烈宏公布了一项最新数据，位于青海的数据中心平均能效指标PUE值保持在1.2以下，处于全国领先水平。如何不让“transformer耗尽transformer”？绿色数据中心给出了答案。
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