数据中心的新能源之路有多远?

2015-06-23 09:26:39 大一互联 43

众所周知,数据中心是个耗电大户。随着大规模云计算数据中心在全球范围内的广泛部署,其高能耗、高费用、高污染等问题已经越来越严重,很多国家提出了节能减排的战略,可以在一定程度上缓解用电的紧张,无法从根本解决能耗问题。

近些年,随着一些新能源的出现,很多数据中心领域的专家开始研究用新能源替代电能的可能性,有些国外的互联网企业甚至还建设了一些基于新能源的数据中心。这些新能源数据中心在节能方面极具优势,但是在综合使用成本上依然居高不下,在实际使用中,也面临着诸多问题。新能源本来就是一个比较新的研究方向,数据中心又是一个非常复杂的信息系统,两者结合起来会面临各种各样的实际问题,本文就来说一说数据中心的新能源之路。

目前数据中心绝大多数都采用的电能供设备运行,数据中心的所有设备也都是仅支持供电输入,所以要改变所有设备的供电方式几乎行不通,这样只能引入新能源,将新能源转换为电能为数据中心供电。传统的电力能源主要来源于:核能、煤、天然气、石油、水能等,利用这些能源发电,会产生大气污染,更重要的是这些都不是可再生资源,会越来越变少,迟早都有用完的一天。而新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能等,新能源的最大优势就是环保、可再生。当然,新能源往往具有不稳定性、间歇性和随时变化的特点,这也使得新能源在数据中心中的高效可靠应用面临诸多挑战。

首先就是建设新能源电厂需要大量的土地,比如使用太阳能来生产1MW的电能需要5~10英亩的土地。同样,风能也需要使用大量的土地,风能项目的平均产电能力为2W/m2。土地的审批需要政府的批准,需要办理诸多手续,并且要支付昂贵的土地使用费用。好在这些新能源好的地方一般不在市区,偏远的地区,土地费用不高。不过很多数据中心都需要建设在市区或者网络资源比较好的地方,这样两者之间的距离远近将直接决定新能源的使用效率。

其次,使用新能源供电表面上看可能节约成本,提高电能使用效率。实际上,一个新能源的发电厂要保持正常的运转,需要投入大量的人力物力,这往往是一个数据中心企业难以承受的,其也不具备这样的技术实力,将这些成本考虑进去,就会发现虽然在用电上便宜了,但是还要追加很多新能源的建设成本,这样算下来并没有为数据中心节省多少,但为此数据中心还要付出更多的精力,所以很少有数据中心去用新能源。

再次,新能源发电厂需要政府或电力部门主导建设,而不是数据中心企业,数据中心主要是使用新能源,而不是去运营新能源电厂,或者可以两者合作,数据中心可以直接购买新能源电厂的供电使用权,当然这样数据中心就缺少了一定的主动权。我们知道新能源发电厂都建在具有丰富资源的地区,而这些地区不一定适合建数据中心,这样就需要在两者之间传输电能,这同样造成电能的损耗,所以最好就是两者能够建在一起。比如Facebook建在俄勒冈州的太阳能数据中心,它就是几乎没有电力传输和配送损失,这样的新能源数据中心才能在最大程度上节省电能。

第四,新能源有不稳定性的特点,这和数据中心要求的不间断运行是互斥的,为了保证数据中心的连续性,就需要使用存储电能的设备来缓解,存储电能的方式只有电池,不过这种方法会导致电量的损失和昂贵的电池费用,并且这些电池使用寿命都不长,随着时间的增长存储能力也随之降低,电池也不适合大规模采用,电池和供电系统之间的切换技术还无法保证业务无中断,一般切换时间都要超过秒级,这么长的断电时间很多设备都会发生重启,所以对于大规模的数据中心,部署电池供电也不现实,也实现不了。

最后,新能源不仅在数据中心,在其它任何一个用电领域应用都面临着很多挑战,人们需要一个感知接受的过程,很多人依然对新能源有所质疑,认为新能源技术还不够完善,这就像充电汽车一样,国家和政府鼓励了这么多年,但是依然很少有人愿意去买新能源汽车。基础设施薄弱,使用不方便是一方面,安全性也是人们考虑的一方面,新能源进入数据中心也面临同样的质疑,要大部分的数据中心接受还需要一个漫长的过程。在这点上国外的数据中心起步较早,并且有一些实际应用的数据中心,是很好的参考例子。当然实际使用新能源的数据中心真的是太少了,比如我国现在有60万个的数据中心,还没有一个数据中心是采用新能源供电的,而在国外和数据中心总数相比,使用新能源的数据中心几乎可以忽略。

新能源在数据中心的应用还处于起步阶段,相关研究成果也主要集中在近几年,很多实际问题都需要慢慢解决,要想达到规模应用,显然还有很长的路要走。不过这条路是不可逆转的,传统供电的能源都是不可再生的,迟早有会用完的那一天,所以找到新的替代能源时间已经非常紧迫。在这样的需求背景下,对于能耗大户数据中心来说,采用新能源供电是迟早的事情,这个过程中会面临许多的技术难题,资金的问题、技术的问题以及各种资源的支持不足等,但是这个数据中心新能源演进过程无法阻止,也不会停止。数据中心新能源之路漫漫,我们已经开始在走这条路,何时走到尽头我们无法预知,也不知道前面还会遇到哪些危险,但是我们将不会走回头路,只能前行。

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