數(shù)據(jù)中心與環(huán)境如何和諧共處

根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)的調(diào)查，全球數(shù)據(jù)中心的能源消耗與航空行業(yè)一樣多。并且數(shù)據(jù)中心能耗量將會繼續(xù)增加。由于能源成本和潛在需求的增長，數(shù)據(jù)中心電力支出每年至少增長10%。對于部署了更高功率密度服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心來說尤其如此。數(shù)據(jù)中心電力成本目前已經(jīng)占到運(yùn)營支出(OPEX)的10%，并且這一數(shù)字很可能在五年內(nèi)提高到15%。
　　
　　隨著越來越多的組織在托管數(shù)據(jù)中心、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心以及私有/企業(yè)內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心運(yùn)行其新的IT系統(tǒng)，提高能源效率至關(guān)重要。而且由于多種原因，減少能耗是必不可少的措施。數(shù)據(jù)中心管理人員正在努力降低電力成本，并提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的效率，但并不總是那么容易。
　　
　　美國自然資源保護(hù)委員會最近發(fā)布的一份調(diào)查報(bào)告表明，預(yù)計(jì)全球數(shù)據(jù)中心的用電量今后每年將增加約1400億度，相當(dāng)于50個大型發(fā)電廠的年產(chǎn)量，而美國數(shù)據(jù)中心每年的電力支出為130億美元。
　　
　　但是，不僅僅是大型數(shù)據(jù)中心能耗增加，很多組織建設(shè)的大量分布式計(jì)算設(shè)施和邊緣計(jì)算設(shè)施也在消耗大量電能。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心通常建設(shè)在電力成本較低的地方，通常在偏遠(yuǎn)地區(qū)。而農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)使用可靠的電源解決方案可能是一個挑戰(zhàn)。而且這些地區(qū)的環(huán)境條件(例如暴風(fēng)雨、強(qiáng)風(fēng)、高溫)比較嚴(yán)苛，組織需要采用一些方法和措施為邊緣數(shù)據(jù)中心持續(xù)運(yùn)營提供支持。
　　
　　在建設(shè)和運(yùn)營數(shù)據(jù)中心之前，首先了解一下當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)和輸電系統(tǒng)的運(yùn)營情況。
　　
1.電網(wǎng)解決方案和電源可用性
　　
　　組織在構(gòu)建邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或數(shù)據(jù)中心解決方案時，必須了解區(qū)域電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。只是因?yàn)槟硞€地理區(qū)域可以提供充足的電力，并不意味著輸送到數(shù)據(jù)中心的電力并不中斷，也并不意味著組織的數(shù)據(jù)中心具備多個不同來源的電力。
　　
　　組織需要確定發(fā)電站、變電站和數(shù)據(jù)中心設(shè)施電力線路的位置，以及輸電系統(tǒng)中的冗余位置。另外，研究最近的區(qū)域電力中斷事件以了解電力公司的維修時間。在運(yùn)營關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施時，必須了解其設(shè)備的使用時間以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的安全性和冗余性等指標(biāo)。組織需要了解當(dāng)?shù)仉娏镜墓╇娔芰?，以及?shù)據(jù)中心的電源可用性。
　　
　　在對美國28年停電數(shù)據(jù)的分析中，ClimateCentral公司的調(diào)查表明從上世紀(jì)80年代中期至2012年期間電力中斷事件增加了10倍。
　　
2.數(shù)據(jù)中心的冗余和電源可用性
　　
　　隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將有更多的組織將其業(yè)務(wù)遷移到云平臺中，這些組織將需要更加可靠的電源。因此，如果邊遠(yuǎn)地區(qū)只有一條輸電線路，那么如何提高數(shù)據(jù)中心的冗余性和效率?如何確保向邊緣計(jì)算設(shè)施有效地提供穩(wěn)定的電力?
　　
　　也許組織無法為核心數(shù)據(jù)中心或邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心找到可靠的冗余能源。但如果這些是關(guān)鍵系統(tǒng)(例如醫(yī)療保健設(shè)施)，那么應(yīng)采取什么樣的措施減少停機(jī)時間?
　　
3.天氣和氣候?yàn)?zāi)害將影響電力供應(yīng)
　　
　　天氣對于電源的可用性和可靠性方面起著重要作用。例如森林火災(zāi)、地震、洪水、強(qiáng)風(fēng)和極端溫度都可能導(dǎo)致頻繁或長期斷電。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的調(diào)查表明，自從上世紀(jì)80年代以來，美國已發(fā)生258次天氣和氣候?yàn)?zāi)害，每次災(zāi)害造成的損失達(dá)到或超過10億美元。雖然其規(guī)模并不是很大，但實(shí)際上幾乎每周在美國某處就會出現(xiàn)惡劣天氣。這些事件通常會破壞脆弱的電網(wǎng)，并導(dǎo)致電力中斷數(shù)小時甚至數(shù)天的時間。
　　
　　不幸的是，如今極端天氣事件變得越來越頻繁、更加劇烈，并且造成的損失更大。根據(jù)美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的調(diào)查數(shù)據(jù)，2019年，美國發(fā)生了14起天氣和氣候?yàn)?zāi)難事件，每起災(zāi)害帶來的損失超過10億美元。而從1980年到2019年，每年平均發(fā)生6.5起損失10億美元以上的災(zāi)害事件，最近五年(2015年至2019年)的年平均災(zāi)害事件數(shù)為13.8起。
　　
　　ClimateCentral公司發(fā)布的調(diào)查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，惡劣天氣是造成美國電力中斷的一個最主要原因，并且美國與天氣有關(guān)的停電事件呈上升趨勢。ClimateCentral公司在對美國28年停電數(shù)據(jù)的分析中指出，從上世紀(jì)80年代中期到2012年，美國大規(guī)模停電次數(shù)增加了10倍。
　　
　　為了應(yīng)對電力中斷，政府、企業(yè)和區(qū)域電力供應(yīng)商應(yīng)該尋求可靠的能源替代解決方案，例如微電網(wǎng)，以確保其關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施正常運(yùn)行。美國能源部(DOE)電力辦公室已經(jīng)擁有全面的方案組合，這些方案的重點(diǎn)是微電網(wǎng)的開發(fā)和實(shí)施，以進(jìn)一步提高電網(wǎng)的可靠性和彈性。微電網(wǎng)可以幫助社區(qū)更好地為未來的天氣事件做準(zhǔn)備，并朝著更清潔的能源戰(zhàn)略邁進(jìn)。
　　
　　美國能源剖電力辦公室表示，創(chuàng)建微電網(wǎng)計(jì)劃的目標(biāo)是開發(fā)可擴(kuò)展的微電網(wǎng)，微電網(wǎng)能夠提供傳統(tǒng)電力解決方案相媲美的成本，將所需負(fù)荷的停電時間減少98%以上，同時將碳排放量減少20%以上，并將電力系統(tǒng)能源效率提高20%以上。
　　
　　很多組織已經(jīng)在采用微電網(wǎng)解決方案，以幫助應(yīng)對電力需求，創(chuàng)建更具彈性的電力系統(tǒng)并改善基本電力服務(wù)。然而，并不是所有的微電網(wǎng)都是一樣的。如果認(rèn)為微電網(wǎng)只是為了取代備用發(fā)電機(jī)，那么可能會錯過微電網(wǎng)提供的一些好處。