数据中心作为数字经济发展的基石，同时也是能耗“大户”，在“双碳”背景下实现低碳绿色转型势在必行。
2023年政府工作报告提出，要“统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展，科学有序推进碳达峰碳中和。”当前，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，关键是抓好“三生”(生产、生活、生态)联动减碳。《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》中提出，新建大型、超大型数据中心PUE值降到1.3以下，国家枢纽节点降到1.25以下。
而在北上广深为首的核心一线城市更是推出了更为详细的节能减排政策，例如北京市发展和改革委发布的《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》中提出：新建、扩建数据中心年能源消费量大于等于1万吨标准煤的项目，PUE值不应高于1.25等要求。
同时，随着ChatGPT的火爆出圈，越来越多企业都想挤进该赛道，但在这背后，有关ChatGPT的环境成本问题开始受到越来越多的关注。有机构曾表示，要训练这样一个包含1750亿参数的大模型，需要上万个CPU/GPU 24小时不间断输入数据，将带来巨大的耗电量。可以预见，日后算力不断增长，以及生成式AI的训练、访问都需要大流量的云服务器支持，数据中心的需求将被迅速拉升，这也意味着它将带来更大的耗电量及碳排放量。
因此，建设绿色数据中心不仅符合双碳战略的要求，对于企业自身降本增效也将有着巨大的作用。
中国人民银行清算总中心资深专家、原清算中心园区部总经理尼米智，在日前召开的2023北京CIO年会上，详细介绍了数据中心节能减碳的改造思考与实践。
中国人民银行清算总中心资深专家、原清算中心园区部总经理 尼米智
当今数据中心PUE现状
数据中心PUE是Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的最基本和最有效的指标之一。PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗，PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。
尼米智表示，当前国内外先进的数据中心机房PUE值通常小于1.5，目前在运营的老旧数据中心的PUE值一般比较高，大都在1.8以上，甚至达到2~3之间。部分新建大型数据中心的PUE值可达到1.3到1.4的水平。
传统数据中心通过新技术改造来降低PUE，一般可以使PUE降到1.6以下。近年来，通过技术改造，加之AI智能化技术的应用，精细化管理和控制来降低PUE，根据数据中心所处气候条件不同，PUE可以降低到1.3-1.4，甚至可达1.2。
数据中心节能降耗的新技术
数据中心节能降耗途径无非是从冷却系统节能、供电系统、智能化系统节能节能这三个方面入手。
数据中心的智能化系统主要包括综合布线、门禁、视频、照明，消防等系统。而门禁、视频、消防系统基本上没有潜力可挖，所以智能化系统节能主要集中在照明系统和楼宇BA系统节能。
供电系统节能主要包括采用高效节能变压器、UPS设备，采用新型的集成配电架构，配合以精细运维管理来实现。此外，自动化、智慧化的运维管理系统;节省空间、安全可靠、灵活方便的母排及末端小母线应用;重量轻、监控精准、TCO更好的锂电应用;新能源及储能一体化应用;以及各种高低压回路新产品，都是数据中心配电节能改造路径。
相较于传统数据中心的建设周期长、扩展性差、能耗高、运维难度大等问题，微模块数据中心可以根据设计目标，以合理的方式配置系统。相比传统机房，微模块数据中心制冷效率有大幅提升，结合水冷系统、自然冷却系统，PUE可降至1.5以下，因此更节能。此外，微模块数据中心的智能管理系统能够帮助客户节能降耗，实现数据机房多层级、精细化能耗管理，通过多种报表精确定位能源额外损耗点。基于大数据分析，输出节能优化方案，构建绿色数据机房。
新型冷却技术的应用
“在数据中心，如果想节能改造，更多的是要在空调上下功夫。”尼米智表示。
在新型冷却技术应用及节能中，尼米智首先介绍了自然冷却技术及更高机械运行效率。新风自然冷却技术就是利用新风的空气循环来达到室内空气冷却的技术。新风自然冷却技术应用范围广，具有很强的复制性。室外新风直接自然冷却可以在气温合适的情况下节能效果明显显。
间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种应用方式，通过换热器进行室内外空气热交换，实现机房冷却。由于室内外空气隔离，室内空气质量和湿度不受室外气候影响。间接蒸发冷却主要有三种工作模式：间接风风换热自然冷却模式(室外<18℃);间接蒸发自然冷却模式(干球温度>18℃，湿球温度<18℃);间接蒸发自然冷却+机械冷却的混合模式(湿球温度>18℃)。
此外，尼米智还详细介绍了带自然冷却的风冷冷水机组、蒸发冷热管空调、氟泵节能技术等冷却技术。
氟泵系统代替传统的压缩机直膨机械制冷系统进行制冷，可以有效节能降耗，实现碳排放的减少，搭载氟泵技术的制冷循环系统，在室外低温情况下不需要压缩机启动，仅由氟泵，驱动整个制冷循环。在过渡季节，氟泵技术的混合模式提升了冷凝器后的液态制冷剂压力，从而在相同的电子膨胀阀开度的情况下，提升蒸发压力，减少压缩机做功，从而达到节能的效果。
服务器液冷技术的应用
今年春节档的《流浪地球2》，让更多人知道了服务器液冷技术。当今液冷从服务器领域进入更广阔的数据中心领域。
液冷数据中心就是应用液冷技术和液冷服务器等设备的数据中心，液冷是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。液冷技术的高效制冷效果有效提升了服务器的功率密度，在单位空间布置更多的服务器，提高数据中心运算效率，兼具降噪，余热回收等优势。
液冷技术常见的有浸没式、冷板式、淋浴(喷淋)式。浸没式液冷技术通过浸没发热器件，使得器件与液体直接接触，进行热交换。喷淋液冷服务器是通过在服务器内部部署喷淋模块，采用一种对人、IT设备和环境无害无腐蚀的绝缘液体，有针对性地对发热器件进行喷淋降温的解决方案。冷板式液冷技术是通过冷板(通常是铜、铝等高导热金属构成的封闭腔体)将发热元器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种实现方式。冷板式液冷的技术原理即利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远端后再进行冷却。
除了新的硬件技术，通过一些先进的管理运维工具和软件，建立管理制度体系等，也能达到节能减碳的目标。
最后，尼米智表示，国家有关数据中心的各项政策将会根据技术和形式的变化而变化，从现在关注考核PUE指标逐步转向考核CUE(CUE是数据中心运营可量化碳排放指标)WUE(数据中心用水指标)等指标的综合考核，最终走向算力与排放指标的考核。
