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能耗问题显现 实现绿色新基建要过几道关?

2022-03-24 10:45 来源:经济参考报 次阅读
 
能耗问题显现 实现绿色新基建要过几道关?

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图为工作人员对杭州市余杭区超山风景区的5G基站进行蓄电池梯级利用优化改造工作。(国网浙江电力供图)

数字经济快速发展推动数据量爆发式增长,能耗问题开始显现。《经济参考报》记者近日在浙江、海南、湖南等地采访发现,数字经济带动数据传输、存储、计算、应用环节和互联设备能耗大幅上升,使得部分新基建成为耗电大户。相关专家指出,部分新基建如果迈不过能耗这道坎,将会使综合效益大打折扣,应采取措施推动新基建进一步实现绿色低碳高质量发展。

  部分新基建能耗问题凸显

  近年来,新基建在我国发展迅猛。新基建项目主要包括的5G基建、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、工业互联网、特高压、人工智能等,这些领域也是当前各地高质量发展的重要抓手。公开资料显示,深圳于2020年发布首批95个新基建项目,总投资额4119亿元。同年,上海也发布了未来3年约2700亿元的新基建投资项目。

  与此同时,部分新基建的能耗问题日益凸显。

  以新基建中的核心基础设施数据中心为例,其能耗巨大已成为一个无法回避的问题,被公认为“不冒烟的钢铁厂”。

  国家绿色技术交易中心副主任刘周斌介绍,数据中心是集中储存和处理数据的场所,在驱动服务器等硬盘设施所需的电力之外,还需要通过空调、冷水机等辅助设施降温,以及备用电源提供不间断电源保障。2020年1月至5月,一座东部城市的53座数据中心“吃”掉了总计5.97亿千瓦时电量,相当于当地20万个家庭一整年的用电量。

  国网杭州市余杭区供电公司综合能源事业部常务副主任李楠告诉记者,5G卡的数据运行速度、频率比4G快很多,但5G基站功耗约为4G基站的3.5倍。

  同时,由于信号传输距离缩短,基站覆盖面积变小,5G基站数量必须比4G基站数量多很多才能达到相同覆盖范围,总体能耗也会大大增加。因为耗电量大,“5G时代,通信行业是给电力公司打工的”等调侃之语在业内广为流传。

  中国移动海南公司相关负责人告诉记者,随着5G、互联网数据中心、云计算等新基建的建设及远期6G网络建设,企业能耗将长期处于高速增长态势,处理好发展和减排的平衡问题是企业面临的新挑战。

  数字时代高度依赖数字设备,几乎所有数字基础设施均由电力驱动且需24小时不间断运行,5G基站、数据中心、边缘计算服务器等消耗的电量远大于日常电子消费品。但由于数字设备在传统六大高耗能行业范围之外,是新产业、新事物,人们往往会忽略其能耗状况,数字设备能耗问题难以受到应有的重视。

  实现绿色新基建还有几关

  中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会秘书长吕天文等专家表示,部分新基建能耗总量控制问题非常紧迫。近年来,我国数字新基建能效水平不断提高,一些优秀绿色数据中心电源使用效率(PUE)全球领先,5G基站的单站能耗相比5G建设之初下降了约25%。但随着中国数字化业务呈倍数级增长,新基建的能耗和碳排放量的总体规模仍呈现上升趋势。

  咨询机构ICTresearch预测,我国数据中心面积到2025年将由现在的3000万平方米快速增长到6000万平方米。而据业内人士测算,一个数据中心从建成到退役的全生命周期成本中,能耗成本占据40%-50%。

  “现在的区域布局存在一定问题。由于带宽、资源、环境、经济的一些因素,数据中心主要集中在京津冀、长三角和珠三角。这种发展趋势导致形成了一些电力使用的孤岛,数据中心变成了吃掉当地能耗的‘电老虎’。”吕天文表示。

  中国数据中心产业发展联盟此前发布调研报告称,中国中西部的数据中心资源相对过剩,西部的数据中心整体空置率在50%以上,部分区域上架率不足10%。报告显示,造成西部空置率高的主要因素是:客户需求不足、网络资源支持不足、位置偏远、 本地运维人才匮乏等。

  同时,基于降碳的紧迫性,新基建节能产品步入创新爆发期,一些高能效的供配电产品以及组装和模式的创新不断出现,如叠层数据中心、厢体数据中心、柜式数据中心等。

  但部分新基建节能产品普遍存在的问题在于缺少标准和被广泛认可的概念、技术方案,给新基建产品节能改造带来很大障碍。“没有标准,设计院如何设计?如何把它们落地应用?就存在问题。”吕天文说:“举个例子,老旧数据中心节能改造市场发展非常迅速,但基本是散点式的,缺乏共识,就会导致部分项目难以落地。”

  此外,部分新基建产品的能源效率尚未获得全过程测算和管理,能源效率突出的问题是片面要求基础设施的能效,对于用电量最大的IT设备缺乏有效能效监管,服务器、网络、存储还没有能效标准或正在制定标准,而这些都是耗电量非常大的设备。

  多路径探索新基建“减碳”

  业内人士认为,新基建和绿色低碳不是“对手”而是“朋友”,需探索多条路径持续为新基建“减碳”。

  首先,应进一步科学统筹地区间布局,高效使用绿电。业内普遍认为,“东数西算”将东部地区有关后台加工、存储备份等非实时算力需求尽可能向西部风光资源富集、气候适宜的地区转移,能够提升数据中心和5G基站绿色电能使用水平。

  国家超级计算长沙中心总工程师、湖南大学教授唐卓在接受媒体采访时表示:“‘东数西算’工程绝对不是对东部经验的直接复制,该工程对数据中心建设提出了更高的要求。新的数据中心在建设之初便要立足算力网络,设计高存储量、高带宽,通过统一规划,实现算力资源合理调度,进而降低能耗。”

  其次,加快创新节能技术,建立相关标准。海南省绿色金融研究院管委会主任尤毅认为,应加快节能5G基站等推广应用,采用新工艺、新材料、新方案、新设计,降低基站设备能耗。

  刘周斌等专家建议,支持采用液冷、机柜式模块化、余热综合利用等方式建设数据中心。2020年10月,浙江宁波北仑高塘变电站建设了浙江首台PUE低于1.1的室外模块化浸没式液冷数据中心,相较于传统数据中心,每年可节约电量49万千瓦时。

  同样不可忽视的是加强精细化管理,妥善处理能耗增长点。李楠建议,用系统思维从全生命周期的角度,鼓励在数据中心和5G网络管理中应用人工智能技术,加强自动化、智能化能耗管理,“我们监测到,每天的饭后时间是5G基站用能高峰,功率最高、能耗最大。5G基站原本也有备用电池,通过技术改造可以在全社会用电低谷的凌晨1点至7点、中午13点至15点充电,在全社会用电高峰的上午9点至11点、傍晚18点至20点放电,电费可下降一半。”

  浙江移动董事长郑杰建议,将数字新基建纳入碳排放权交易市场和用能权交易市场,实行绿色金融配套的政策框架和激励机制,探索节能降碳财政奖补机制。(记者 史卫燕 朱涵 夏天 张建 长沙报道)

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