實地走訪阿里云張北數(shù)據(jù)中心，揭秘“零碳”野心

據(jù) Synergy Research Group 數(shù)據(jù)顯示，截至 2020 年底全球超大規(guī)模提供商運營的大型數(shù)據(jù)中心總數(shù)增加到 597 個，自 2015 年底以來翻了一倍多。由此可見，全球科技巨頭布局?jǐn)?shù)據(jù)中心的步伐加快。

作為國內(nèi)最大的云計算廠商，阿里云從 2010 年開始，陸續(xù)開放杭州、北京、香港、美國硅谷、德國法蘭克福等數(shù)據(jù)中心節(jié)點，輻射全球主流市場。2016 年 9 月，張北數(shù)據(jù)中心啟用；2020年，阿里云在國內(nèi)擁有張北、南通、杭州、河源、烏蘭察布五大超級數(shù)據(jù)中心，組成全國最大的數(shù)據(jù)中心集群。去年三月，阿里云宣布將在 3 年內(nèi)投入 2000 億，用于研發(fā)云操作系統(tǒng)、服務(wù)器、芯片、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)和面向未來的數(shù)據(jù)中心建設(shè)。據(jù)官方資料，阿里云未來還將在國內(nèi)建設(shè) 10 座以上的超級數(shù)據(jù)中心，支持新基建發(fā)展。

據(jù)工信部最新發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》顯示，計劃用三年時間，基本形成布局合理、技術(shù)先進、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟增長相適應(yīng)的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。因此在“雙碳”目標(biāo)要求下，如何建設(shè)綠色、低碳的數(shù)據(jù)中心對企業(yè)的技術(shù)尤為考驗。

阿里云擁有如此龐大的數(shù)據(jù)中心，在科技減碳上是如何做的？筆者實地走訪阿里云數(shù)據(jù)中心，探秘這座超級數(shù)據(jù)中心的黑科技。

01 走進張北數(shù)據(jù)中心

張北數(shù)據(jù)中心位于北緯43°，在北京往西北 200 多公里處的張北縣草原天路附近，由于當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，盛夏 7 月步入數(shù)據(jù)中心筆者感覺“涼快”。張北數(shù)據(jù)中心的建筑外形呈“A”字型，正是“Alibaba”的首字母，建筑外層涂上明亮的“阿里橙”，龐大的數(shù)據(jù)中心來往的員工卻不算多。

據(jù)阿里云基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)中心總經(jīng)理高山淵介紹，這里全年超過 80% 的時間無需空調(diào)制冷，張北年均氣溫為2.6℃，日常將室外新風(fēng)通過風(fēng)墻技術(shù)輸送至機房，可為 IT 設(shè)備降溫，降低空調(diào)的電力消耗。另外，利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)光電資源，自2018年起參加當(dāng)?shù)氐摹八姆絽f(xié)作機制”風(fēng)光電交易，截至今年五月共交易了4.5億千瓦時新能源，并累計減排二氧化碳近 40 萬噸。推動張北數(shù)據(jù)中心成為全國IDC行業(yè)首個碳普惠試點項目，被評為2020年國家綠色數(shù)據(jù)中心。

02 將節(jié)能進行到底：服務(wù)器“泡澡”、巴拿馬電源

實地參觀時，筆者最期待的是見一見“會泡澡”的全浸沒液冷服務(wù)器。一排排的服務(wù)器被浸泡在絕緣冷卻液里，產(chǎn)生的熱量可直接被冷卻液吸收進入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零，節(jié)能效果超過70%，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心100%無機械制冷。據(jù)介紹，人不能直接用手觸碰全浸沒液冷服務(wù)器，需要使用專門的機器臂來操作。

據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有近40%的能源消耗在散熱制冷上，能源使用效率很低。而阿里擁有上百萬臺服務(wù)器在為全社會提供計算服務(wù)，每降低一臺服務(wù)器的能耗，便能節(jié)約不少資源。因此很早之前，阿里云便把綠色節(jié)能降耗放在重要位置。全浸沒液冷服務(wù)器便是關(guān)鍵的成果之一。

回顧阿里云液冷數(shù)據(jù)中心的發(fā)展：2016 年，浸沒液冷系統(tǒng)首發(fā)；2017年，浸沒液冷集裝箱首發(fā)；2018年，互聯(lián)網(wǎng)首個液冷集群發(fā)布；2020年，首個 5A 級綠色液冷 IDC 投產(chǎn)。據(jù)《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》顯示，2020年中國液冷數(shù)據(jù)中心廠商競爭力矩陣圖上，阿里處于領(lǐng)導(dǎo)者象限。

在電源上，阿里云自研的巴拿馬電源是面向下一代超級數(shù)據(jù)中心的新型直流不間斷電源方案。阿里云重新定義10kV---240V供電鏈路，對磁路和電路進行聯(lián)合設(shè)計，提出最高2.5MW、一體化、模塊化、高效、高可靠直流不間斷電源，省去傳統(tǒng)低壓配電環(huán)節(jié)，采用第三代半導(dǎo)體技術(shù)大幅度優(yōu)化電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了高可靠和低成本的目標(biāo)。

除此之外，加上模塊化設(shè)計、AI調(diào)溫等技術(shù)，讓張北數(shù)據(jù)中心的年 PUE（能耗比）低于 1.2，最低可以達(dá)到 1.09，每年可節(jié)約標(biāo)煤 8 萬噸，相當(dāng)于種植了400 萬棵樹木。

03 阿里云數(shù)據(jù)中心的“零碳”野心

在和高山淵交流溝通時，他反復(fù)提及“綠色低碳”。在“雙碳”目標(biāo)下，今年 5月的阿里云峰會上，阿里云智能總裁張建鋒發(fā)布“零碳云”計劃：推動自身節(jié)能減排，輸出數(shù)字減碳能力，支持綠色技術(shù)創(chuàng)新。

除了上述介紹的液冷、新風(fēng)自然冷卻、巴拿馬電池，阿里云一致不留余力地用技術(shù)節(jié)能：首先是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，全國濃縮到2-3個版本，容量相同，模塊化替換，實現(xiàn)設(shè)計、采購、建設(shè)和運維的統(tǒng)一。再者是建筑和機電預(yù)制化，工廠預(yù)制化替代現(xiàn)場施工，更少工程量和交叉作業(yè)，實現(xiàn)10個月交付，質(zhì)量全程可控。另外位于千島湖的數(shù)據(jù)中心，作為國內(nèi)首個湖水自然冷卻、首個 5A 級數(shù)據(jù)中心，90% 時間無需機械制冷，PUE 1.25。位于廣東河源的云數(shù)據(jù)中心計劃在 2022 年實現(xiàn) 100% 使用零碳清潔能源；位于杭州的云數(shù)據(jù)中心將電能利用效率由 1.3 降低到 1.09 以內(nèi)，每年節(jié)省 7000 萬度電。

另外，阿里云輸出數(shù)字技術(shù)給各行各業(yè)幫助節(jié)能減排，例如在某鋼鐵廠項目中，每年節(jié)省每年 700 萬的成本；還有建設(shè)城市大腦，降低城市的擁堵率，從而減少車輛的排放量來幫助社會助力節(jié)能減排。當(dāng)前阿里云還與中科院所、南海所等，共同研發(fā)綠色能源技術(shù)，助力“零碳”達(dá)成。