Là cơ sở lưu trữ và xử lý dữ liệu tập trung, trung tâm dữ liệu cần dựa vào hoạt động không bị gián đoạn của các máy chủ trong suốt cả năm để cung cấp dịch vụ cho người dùng Internet, đồng thời cần các thiết bị lạnh phụ trợ như điều hòa không khí để duy trì hoạt động đáng tin cậy. Kết quả là, các trung tâm dữ liệu sử dụng rất nhiều năng lượng.
Vậy các trung tâm dữ liệu sử dụng bao nhiêu điện năng? Trong một thời gian tới, các siêu trung tâm dữ liệu tiếp tục được lắp đặt sẽ kéo theo nhu cầu sử dụng điện lớn?
Việc sử dụng năng lượng của các trung tâm dữ liệu luôn là mối quan tâm trong ngành.
Điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu chủ yếu bao gồm thiết bị CNTT, hệ thống lạnh, hệ thống cung cấp và phân phối điện, hệ thống chiếu sáng và các thiết bị khác (bao gồm thiết bị an ninh, cứu hỏa, chống thấm, cảm biến và hệ thống quản lý của tòa nhà trung tâm dữ liệu liên quan, v.v.).
Trong đó, thiết bị CNTT chủ yếu đề cập đến các thiết bị chịu trách nhiệm trao đổi và lưu trữ thông tin, chẳng hạn như máy chủ và mạng, là phần chính trong tổng mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu, chiếm khoảng 40% tổng năng lượng tiêu thụ.
Kể từ đầu năm nay, dịch COVID-19 đã khiến nhu cầu về các dịch vụ trực tuyến, giáo dục trực tuyến, văn phòng trực tuyến và các lĩnh vực kinh doanh khác tăng mạnh. Do đó, số lượng trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ vượt dự báo và nhu cầu sử dụng điện sẽ tăng lên.
Về số lượng, ước tính số lượng trung tâm dữ liệu lớn trở lên sẽ đạt 4,98 triệu vào cuối năm 2020 và ước tính số lượng trung tâm dữ liệu lớn trở lên sẽ đạt 8,02 triệu vào năm 2025.
Từ sự phân bố địa lý, Quảng Đông, Thượng Hải, Bắc Kinh, Chiết Giang và các khu vực kinh tế phát triển khác, số lượng lớn và trên các tổng đài trung tâm dữ liệu chiếm một số lượng lớn. Do lợi thế về chính sách và nguồn tài nguyên tái tạo, số lượng trung tâm dữ liệu xanh ở các khu vực như Nội Mông và Quý Châu cũng đã tăng lên.
Ý tưởng chung là chỉ nói về" tổng" chứ không phải"&cận biên; sự tiêu thụ năng lượng." tổng" của trung tâm dữ liệu tiêu thụ điện năng có vẻ rất lớn, nhưng trên thực tế, từ quan điểm của" biên" ;, trung tâm dữ liệu dần dần loại bỏ" tiêu thụ năng lượng" nhãn thông qua các nỗ lực.
Với sự phát triển nhanh chóng của số lượng trung tâm dữ liệu, mức tiêu thụ điện chắc chắn cũng sẽ tăng lên, nhưng cả hai không nhất thiết thể hiện mối quan hệ tuyến tính trực tiếp. Điều đó cho thấy, mức tiêu thụ điện có thể phải vật lộn để phù hợp với sự bùng nổ trung tâm dữ liệu.
Để hiểu mối tương quan, hãy bắt đầu với khái niệm PUE, Hiệu quả sử dụng điện năng và thước đo hiệu quả sử dụng điện năng của trung tâm dữ liệu được quốc tế chấp nhận.
Giả sử rằng các máy chủ trong các trung tâm dữ liệu khác nhau tiêu thụ cùng một lượng năng lượng, giá trị PUE càng thấp thì mức tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu trong việc làm mát và các hệ thống phụ trợ khác càng thấp và tổng mức tiêu thụ năng lượng càng thấp.
Vào đầu năm 2020, giá trị PUE của các trung tâm dữ liệu toàn cầu đang giảm dần. Cụ thể, số lượng máy tính của trung tâm dữ liệu toàn cầu tăng 550% trong năm 2018 so với năm 2010, trong khi mức tiêu thụ điện năng của trung tâm dữ liệu toàn cầu chỉ tăng 6% trong cùng kỳ. Tương tự như nước ngoài, mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu trong nước cũng có xu hướng giảm dần qua từng năm.
Trước năm 2013, giá trị PUE trung bình của các trung tâm dữ liệu dịch vụ bên ngoài quốc gia là khoảng 2,5, trong khi đến cuối năm 2019, giá trị PUE trung bình của các trung tâm dữ liệu dịch vụ bên ngoài quốc gia là gần 1,6.
Tại sao giá trị PUE giảm? Có hai lý do chính.
1.Sự thay đổi về quy mô.
Trong những năm gần đây, quy mô của các trung tâm dữ liệu đã chuyển từ tập trung nhỏ sang tập trung lớn. Trước năm 2013, số lượng trung tâm dữ liệu lớn trở lên ở Trung Quốc còn ít, nhưng đến năm 2019, quy mô trung tâm dữ liệu lớn trở lên chiếm khoảng 70%. Các trung tâm dữ liệu như vậy (chẳng hạn như các siêu trung tâm dữ liệu được đề cập ở trên) có kích thước lớn và có thể được tối ưu hóa để tiêu thụ năng lượng thông qua quản lý chuyên sâu và hiệu quả.
2.Nâng cấp công nghệ.
Các trung tâm dữ liệu của' Trung Quốc chủ yếu tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng bằng cách đơn giản hóa kiến trúc cung cấp điện, giới thiệu công nghệ làm mát và tối ưu hóa quản lý năng lượng. Ứng dụng của công nghệ làm lạnh là nổi bật nhất trong số đó. Trong những năm gần đây, Ali Cloud đã phát triển một số siêu trung tâm dữ liệu, theo đặc điểm của các khu vực khác nhau, sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng kiểu chìm, làm mát bằng nước nguồn sông hoặc làm mát bằng không khí tự nhiên để giảm tiêu thụ năng lượng liên quan và giá trị PUE. Trong số đó, giá trị PUE của trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng chìm có thể đạt khoảng 1,07.
Ngay cả khi giá trị PUE đã được giảm đáng kể, mức tiêu thụ điện năng vẫn sẽ tăng khi trung tâm dữ liệu tiếp đất. Do đó, làm thế nào để tối ưu hóa hơn nữa lượng điện năng gia tăng và làm cho trung tâm dữ liệu xanh hơn và hiệu quả hơn thông qua trình độ công nghệ và phương pháp quản lý năng lượng tiên tiến sẽ là một bài toán cần được các bên quan tâm trong tương lai.
