用电高效化:ICT产业的绿色发展之路
火给人类带来了光和热,在慢慢克服了对火的恐惧之后,火逐步为人类所用,人类文明也揭开了新纪元。回顾历史的发展,每一次能源革命,都能使社会生产力实现一次极大的跨越。
当前,数字经济蓬勃发展,以数字化转型为载体驱动能源行业结构性变革,以“碳中和”目标为指引,实现各行各业的低碳绿色发展,既是现实的紧迫需求,也是行业发展的必然趋势。电力、工业、交通、建筑、ICT等行业是用电大户,也是节能降碳的主力军。
从能耗占比情况来看,数据中心、通信基站等ICT基础设施能耗占全社会用电量的比例在4%左右。但随着数字经济的加速发展,算力成为全新生产力,数据中心成为支撑数字经济发展的坚实底座,必将带来能耗的持续递增。与此同时,随着5G网络的不断发展与普及,基站在助力更强联接的同时,平均能耗是4G的3倍以上。
绿色数据中心的“四维”革新
数字经济的全面开启与绿色可持续发展的需求,对数据中心提出了更新、更高的要求。未来,数据中心将向着“低碳共生,融合极简、自动驾驶、安全可靠”的方向持续演进。
1.从源头实现绿色化,低碳共生
以绿色低碳循环为主的新型可持续发展模式,在数据中心的体现,就是从源头实现绿色化,比如在电力输入侧规模化地使用绿电,包括光伏、风电、水电等,可以降低数据中心碳排放1%~2%;从唯PUE论走向xUE,即建立包含CUE、PUE、WUE、GUE等在内多维的评价体系,实现数据中心的可持续发展,以及对全生命周期碳排放的控制。中国三峡东岳庙数据中心是三峡集团正在打造的华中地区最大绿色零碳数据中心集群的一部分,一期部署机柜4400柜,10年预计可减少碳排放250万吨。
2.从架构、供电、温控入手,打造数据中心“极简三叉戟”
传统数据中心系统复杂、建设周期长,难以匹配发展要求,而模块化、高密化有助于实现数据中心架构的融合极简。
中国信通院的数据显示,当前我国已建成的5G基站达到222万个,占全球5G基站总数的60%以上。为了适应行业减碳的需要,通信站点的形态正不断简化,从房走向柜、从柜走向杆,最终实现网络的极简化部署,结构性降低站点自身能耗与碳排放。
工业和信息化部等七部门联合印发《信息通信行业绿色低碳发展行动计划(2022-2025年)》,提出到2025年,信息通信行业绿色低碳发展管理机制基本完善,节能减排取得重点突破,行业整体资源利用效率明显提升,助力经济社会绿色转型能力明显增强。国际电信联盟(ITU)指出,信息通信技术能帮助全球减少碳排放15%~40%。当前,全球的通信组织、运营商等都在积极采取行动,贯彻落实电信行业的节能降碳。通信站点在数字化技术的加持下,将迎来一次全面重构。
1.以柜替房、以杆替柜,打造极简站点
传统基站多采用室内房站建设,需要配置空调为设备降温,站点效率低、能耗高。通过以柜替房(一站一柜),以杆替柜(一站一刀)的建设模式,极简站点正在成为站点集约化建设与践行节能减排目标的关键。一站一柜解决方案采用高密电源和锂电,相比传统方案能源密度提升2倍以上,单柜的电源和电池容量翻番。北京移动与移动设计院、华为联合创新,采用华为第三代12kW刀片电源解决方案,对传统机房站点进行极简改造,通过去机房、去空调,实现“以刀替房”,同时进行智能叠光,站点(不含光伏)占地面积减少60%,站点能效提升20%,每年减少碳排放6吨。
2.“锂进铅退”,供能方式大变革
正处于研究之中的6G,将跨越人联、物联,迈向万物智联,引领未来的创新浪潮。6G将提供通用、高性能的无线联接,在关键性能指标上完成巨大飞跃,实现十倍于5G的联接密度、厘米级定位、毫米级成像,以满足各类XR场景的沉浸式体验网络需求。6G时代对于通信站点的效率、节能降碳提出了更高的要求。
从通信站点本身的用电与储能方式看,“锂进铅退”进程正在加速,锂电池的循环寿命和浮充寿命都远超铅酸电池,所组成的储能系统能量密度也更高,而且重量更轻、占地面积更小,可以更好地满足通信站点极简化的趋势。高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,2025年全球基站锂电池的市场需求将达到60GWh。
数字化技术对通信站点的深度改造,如今已经深入到供电环节。绿色供能的应用是重要的减碳方式,光伏、风电、氢能等清洁能源将会更普遍地应用于其中。在站点侧的传统光伏发电方案中,存在站点可用面积受限、遮损影响收益、日常运维繁杂等挑战。基于此,探索站点能源的叠光解决方案,正成为新的共识与趋势,它通过智能算法实现发储配用自动调配,储存超发光电,提升了清洁能源使用率,并可以完成对站点发电模块及电力供应的数字化管理。比如,在希腊绿岛,通过在站点叠加太阳能光伏解决方案,当地某运营商降低了51.2%的市电使用,年省电达到了14,500度。
全球节能减排的大势,浩浩汤汤,一往无前,数据中心、通信站点正在演进,一个个绿色、低碳的数据中心正在依次而建,一张张极简、绿色、智能的绿色能源目标网正在编织。用电高效化的深入,为ICT产业铺就了一条绿色低碳之路,绿色美好的未来正走向你我。
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