最强新风口来了液冷引爆“东数西算”千亿黑马赛道

发表时间: 2024-03-29 16:21:47 文章出处:产品中心

  刚刚结束的北京冬奥会向全世界贡献了一场精彩的体育盛事,又一空前绝后的超级工程“东数西算”真正开始启动,2022年的2月注定要青史留名。

  2月18日,国家发改委同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。

  那么问题来了,国家为何需要搞“东数西算”?从资源互补的角度来看,“东数西算”是最优解:西部地区优越的自然地理环境决定了适合发展数据中心,来处理经济发达的东部地区日渐增长的数据和算力需求。“东数西算”成为中国第四大超级工程,延续“南水北调”、“西电东送”、“西气东输”,点燃中国未来三十年大趋势。

  如果把眼光放长远一点,显然,“东数西算”还有国家更深层次的考量。究其背后原因,打造一体化大数据中心体系,已经到了十分紧迫的地步!

  让我们先来看一组数据,2015年,我国数字化的经济总体规模为18.6万亿元,占GDP比重为27.5%,而2020年我国数字化的经济总体规模达到39.2万亿元,数字化的经济占GDP比重接近40%,短短五年,数字化的经济慢慢的变成了拉动国民经济不可忽视的一股力量。

  而数字经济快速的提升的背后是“数据大爆炸”!根据CNNIC的最新报告,截至2021年12月,我国网民规模达10.32亿,互联网普及率达73.0%,人均每周上网时长达到28.5个小时。网上购物、外卖、休闲娱乐、出行......10亿网民几乎每秒都在“制造”数据。

  根据IDC发布《数据时代2025》的报告,2018年全球产生的数据量达到33ZB,中国产生的数据量约为7.6ZB;预计到2025年,全球产生的数据量增长至175ZB,中国增长至48.6ZB,成为全世界最大的数据圈。

  光从数字看也许不够直观,按照1ZB相当于1.1万亿GB,如果把175ZB储存在DVD光盘中,那么DVD叠加起来的高度将是地球和月球距离的23倍(月地最近距离约39.3万公里),或者绕地球222圈(一圈约为四万公里)。

  起初,数据的重要性只是反映在企业层面上,直到滴滴事件敲响了警钟!2021年6月30日,滴滴一反常态低调在纽交所挂牌上市,3天后接受网络安全审查,外界疯传“数据打包交给美国”,随后多个部门联合进驻。

  值得反思的是,数字化的经济发展到今天,数据俨然已是国家的核心资产,更关系着国家安全。于是,全面开启“东数西算”,构建一体化大数据中心体系,是实现国家高水平发展的战略性工程。

  “东数西算”一种原因是让数据安全可控,另一方面是随着“双碳目标”的提出,数据中心这头“电老虎”不得不打了。

  前面提到数字化的经济腾飞形成“数据大爆炸”,多年野蛮生长之下,数据中心是一头被忽视已久的“能耗巨兽”。从全世界来看,《》2012年的一份调查显示,数据中心的耗电量相当于30座核电站的发电量。

  从国内来看,2020年,数据中心用电量已经占到了全社会总用电量的2.7%,总能耗超过2000亿千瓦时,相当于燃烧6000万吨煤排放1.6亿吨的二氧化碳的发电量,到2035年数据中心的用电需求将比2020年翻倍。

  作为对比,上海2020年用电量1576亿千瓦时,三峡在2020年全年发电量创纪录,达到1118亿千瓦时,依然不足以满足数据中心的用电。

  如何把数据中心这头“能耗巨兽”关进笼子,发展绿色数字化的经济,对于我国在2060年前实现碳中和的目标意义重大,而“东数西算”就是很重要的一环。此外,梳理近几年针对数据中心的政策,不难发现国家早有布局,“东数西算”并非忽然出现,而是水到渠成。

  从上图能够准确的看出,政策从上而下频频收紧,留给数据中心转型的时间不多了,摆在数据中心面前只有2个选择,要么降PUE值达到标准,要么直接关闭。

  在这里,PUE值是一种衡量数据中心基础设施能效的指标,计算公式为:PUE=数据中心总耗电/IT设备耗电,反应出数据中心用的电有多少是属于有效能耗。PUE值越接近1越节能,PUE值越大越耗能。

  然而,一个痛心的事实是,数据中心的高能耗大部分是“无效的”,且经营成本大都用来交空调费了。根据华北电力大学一份研究,数据中心电力成本占其经营成本的56.7%,其中IT设备和制冷系统约占数据中心总能耗的80%,而各种制冷设备的电费则占了大头,据估计,在降温过程中所消耗的电力甚至占到数据中心总能耗的40%之多。

  这是由于当前的数据中心散热方式较为传统,主要是依靠风冷式和水冷式空调,缺点明显,造成能耗大、效率低,噪音高。而“东数西算”鼓励互联网巨头向西部建设数据中心,确实能大幅度的降低建设、电力等成本,但降PUE值,关键还得在散热上下功夫!

  此外,数字化的经济的快速的提升,高性能高密度计算需求也与日俱增,让数据中心吹空调就达到散热目的的能力已接近极限,亟需一种全新制冷技术来降PUE值,而液冷技术经过20多年发展,渐趋成熟并且开始落地应用,将掀起一场行业革命。

  什么是液冷技术?顾名思义,液冷技术就是采用液体作为冷却介质,快速吸收热量,在汽化和液化过程中高效进行热传递,从而为电子设备散热。常用的冷却液包括水、矿物油、氟化液,其中水最便宜但易泄露损坏设备,矿物油有燃烧风险,氟化液最昂贵但绝缘性最佳应用场景范围最广。

  根据接触方式,液冷分为直接冷却和间接冷却。直接冷却以浸没式液冷技术为主,通过室内室外两侧循环,冷却效率较高,适用于高密度数据中心机柜;间接冷却包括冷板式液冷技术和喷雾液冷技术,由此,构成了液冷解决方案三种主要技术路线。

  液冷的优势到底在哪里?从下图能够准确的看出,与风冷对比,液冷在节能、成本低、节约地面空间、CPU、机房环境等方方面面完胜,而其中浸没式液冷技术能将PUE降到1.2以下,联合其他技术,可以趋近于1。

  凭借突出的降PUE能力,在“双碳”背景下,液冷技术被视为“东数西算”最强逻辑,将跑出一匹“千亿黑马”。根据赛迪顾问的数据,保守测算出2019年中国液冷数据中心的市场规模为261亿元,乐观估计为351亿元,2025年我国液冷数据中心的市场规模将破1200亿元。

  其中,互联网、金融、电信、能源、生物、医疗将会是液冷数据中心应用的主力行业,预计2025年互联网行业液冷数据中心占比将达到24.0%,金融行业将达到25.0%,电信行业将达到23.0%。

  随着“东数西算全面启动,互联网巨头们纷纷抢滩数据中心,液冷走向商用。围绕液冷解决方案三种主要技术路线,互联网巨头们各有所爱,阿里巴巴选择了浸没式液冷,腾讯多年来深耕冷板液冷。

  阿里云在京津冀、内蒙古等枢纽节点均有数据中心。前不久才为冬奥会提供底层数据支持的阿里云张北数据中心,部署了国内云计算数据中心顶级规模的浸没式液冷集群;2020年正式投入的杭州数据中心,是全球最大全浸没液冷数据中心,初步估算,相比传统数据中心,阿里云杭州数据中心可每年省电7000万度。

  腾讯在贵州、京津冀、成渝等枢纽节点均有布局,主攻的是液冷微模块数据中心。该系统采用冷板液体冷却技术,通过冷却水循环带走CPU热量,冷却水循环支持入口温度为37C,散热量约占服务器总散热量的75%。

  华为也积极做出响应国家“东数西算”工程,布局了五大数据中心,目前已投入到正常的使用中的华为云贵安数据中心一期,采用温冷冻水系统+热回收技术+液冷技术,三管齐下,PUE仅1.12,能源损耗仅12%,预计每年可节省电力10.1亿度,减少碳排放81万吨,相当于年植树3567万棵。

  最后,对于液冷数据中心的发展还有一个好消息,我国首批数据中心液冷系列行业标准将于2022年4月1日起正式实施,该系列行标涵盖浸没式、冷板式等主要液冷方式的技术方面的要求和测试方法,及液冷能源使用效率要求和测试方法、冷却液体技术方面的要求和测试方法等内容,填补了当前国内外数据中心液冷行业标准的空白。

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