構建零碳網絡 未來上網只用電不排碳？
本文轉自【科技日報】；
隨着信息技術的發展，越來越多的人可以享受到ICT基礎設施帶來的便利，依靠發達的網絡、迅捷的網速，人們可以享受在線辦公、在線學習、在線醫療等便利。這背後，要靠越來越多的海量計算和越來越大的數據存儲來支撐，同時伴隨着能源消耗的增長。
——周桃園 華為副總裁兼數字能源產品線總裁
◎本報記者 李 禾
當你打開電腦處理業務、瀏覽信息，在手機上搶紅包時，你可能不會去計算這背後的碳排放。
2021年政府工作報告提出，今年要紮實做好碳達峯、碳中和各項工作，“十四五”時期，單位國內生產總值能耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%。並將這兩項指標作為約束性指標進行管理。面對低碳的硬指標，能源消費量快速增長的信息通信行業（ICT）也提出了碳中和目標。其中，華為首次提出了“零碳網絡”，發佈了數字能源零碳網絡解決方案。
信息技術的發展讓能耗大幅增加
據加拿大麥克馬斯特大學的研究預測，2040年，ICT的碳排放佔全球碳排放比例將從2007年的1.6%上升至14%。2020年，數據中心佔全行業碳排放比例最大，佔45%，其次是通信網絡和終端設備，分別佔24%和31%。
在我國，隨着5G的商用領域不斷擴大，5G、數據中心規模迅猛擴大的同時，能耗數據也大幅攀升。華北電力大學與國際環保組織綠色和平2019年報告顯示，2018年我國數據中心總用電量為1609億千瓦時，約佔全社會用電量的2%，超過上海市2018年全社會用電量。假如我國的能源結構保持現狀，到2023年我國數據中心用電將會產生1.63億噸二氧化碳排放，相當於一箇中型國家的碳排放水平。
華為發佈的《通信能源目標網白皮書》指出，雖然5G網絡每比特數據的平均能耗僅為4G的1/10，但由於5G站點數量是4G的2—3倍，同時擁有更大流量，單設備功耗將是4G的3—3.5倍，網絡整體耗電量將比現在翻一倍，每年超過1000億千瓦時。
其實，ICT能耗劇增主要是因為用户數量的劇增，以及相應的通信網絡和終端設備等新基建的落地和運行。數據顯示，25年前，全球人口總數為56億，移動用户數不到1億，站點數量僅20萬，聯接數低於0.5億。到2015年，全球人口總數超過73億，移動用户已激增至48億，站點數量超過660萬，聯接數超過80億。
華為副總裁兼數字能源產品線總裁周桃園説，隨着信息技術的發展，越來越多的人可以享受到ICT基礎設施帶來的便利，依靠發達的網絡、迅捷的網速，人們可以享受在線辦公、在線學習、在線醫療等便利。這背後要靠越來越多的海量計算和越來越大的數據存儲來支撐，同時伴隨着能源消耗的增長。
據預測，到2025年，由IoT、雲計算、人工智能等新技術構建的萬物互聯智能世界，聯接數將達1000億個。這也是ICT行業的能耗會如此之高的原因之一。
極簡+綠電+智慧能源雲
如何才能實現零碳網絡？周桃園説，華為零碳網絡解決方案包含了“極簡站點、極簡機房、極簡數據中心、無處不在的綠電”四大解決方案，再融合智慧能源雲。
極簡站點指的是站點形態的極簡化，從以前的室內發展到室外，再進一步縮減其佔地空間。即讓房子變櫃子、櫃子變杆子，全面“杆站化”，實現降低能耗、省電費、省租金；極簡機房是指以機櫃替代機房，在保證擴容的情況下，免增機房、免改線纜、免增空調，從而節省能耗、空間並避免大量施工。
周桃園説，極簡數據中心是指通過全預製化、模塊化建設重構架構；通過高效節能方案重構供電，提升效率，並實現預測性維護；通過間接蒸發冷卻等解決方案節省能耗，相比傳統冷凍水方案可節能17%；通過智能運維解決方案重構運維，使效率提升35%。
多使用來自可再生能源的綠電，減少使用高碳的化石能源是零碳網絡的重要一步。國家發改委副主任寧吉喆説，2020年我國可再生能源發電裝機已達到9.34億千瓦，將進一步擴大可再生能源裝機規模，推進清潔能源增長消納和儲能協調有序發展。
“無處不在的綠電”指的是將綠電引入站點、機房、數據中心等，打造綠色聯接和綠色計算。最後這四大解決方案還融合了“智慧能源雲”，通過源—網—荷—儲一體化智慧管理，最終大幅降低用電成本，提升能源效率。
為節能降耗IT企業各顯神通
目前，在節能減排上，各運營商可以説是各顯神通。有的IT企業通過引入高效電源，改造老舊電池，提升能源轉換率，降低能源損耗，達到節電效果；有的採用混合供電解決方案，減少因電力不穩而採用油機供備電帶來的相關能源成本和能源損耗。
數據中心需要保持24小時不間斷運行。根據國家節能中心、賽迪顧問股份有限公司等共同發佈的《中國液冷數據中心發展白皮書》，超大型數據中心飛速發展，快速增長的功率密度對散熱提出更高要求。2019年以“風冷”技術為代表的傳統數據中心，其耗能中約有43%是用於IT設備的散熱，與IT設備自身的能耗45%基本持平，降低散熱功耗、控制數據中心運營成本，建設綠色數據中心已成當務之急。
“液冷技術是突破數據中心節能瓶頸的最佳捷徑。”曙光數創公司高級副總裁姚勇説，液冷技術帶給行業的效益遠不止節能一個方面。液冷技術的高效製冷效果，可大幅提升服務器的穩定性、效率及使用壽命，同時提升了單位空間服務器部署密度，高度節省空間佔地，並將超大規模數據中心的建設大為簡化。液冷數據中心噪音超低，環境友好，餘熱利用也可創造更多經濟價值。
據賽迪顧問估算，液冷應用前景廣闊，2025年我國液冷數據中心市場規模將超千億元。
不過，對於ICT來説，僅依靠液冷等節能環保技術尚不足以應對零碳的挑戰。綠電的引入就非常關鍵，可再生能源讓IT企業從能源“消費者”轉變成為“生產者”，提高清潔能源的使用率。
目前，全球約41家科技企業已設立長期100%可再生能源目標，2020年，國際科技巨頭紛紛加碼行動。亞馬遜收購了35個風電與光伏電站，成為可再生能源迄今最大買家。谷歌提出，將在2030年實現全球實時零碳運營，將零碳的統計範圍從年過渡到小時；微軟則表示，將於2030年實現負碳排放，並在2050年消除企業所有歷史碳排放。
騰訊首席執行官馬化騰在他的朋友圈中強調，“預計未來最大佔比的是原生清潔能源支持的數據中心的實現。很難，但總要努力。”綠色和平氣候與能源項目主任葉睿琪表示：“我們認為馬化騰的評論清晰地傳達了一個信號，即數據中心的可再生能源利用，將是科技行業邁向碳中和的最重要手段之一。”
隨着數字技術的發展和碳中和目標的牽引，ICT技術在不斷地融合創新。周桃園表示，未來主流方案的方向應該是從以終為始的角度考慮，系統化、全局化地進行能效提升，從站點到機房進行到智能運維，實現極簡站點、極簡機房；數據中心則應從架構、供電、温控、運維4個方面重構，以此來提升運維效率、減低能源損耗及縮短建設週期等。