數(shù)據(jù)中心因其高能耗被稱為“吃電巨獸”，如何降低能耗，減少發(fā)熱量一直是數(shù)據(jù)中心的棘手問題。

數(shù)據(jù)顯示，中國數(shù)據(jù)中心的耗電量已連續(xù)八年以超過12%的速度增長。北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院研究員吳玉庭稱，2018年，全國范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心共“吃”掉了1608.89億千瓦時的電量，相比4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心運行的中央處理器及內(nèi)存，還將產(chǎn)生更多熱量。

2020年，國家釋放明確信號，加快部署5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)中心、人工智能等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。大數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗將更值得關(guān)注，由此催生的相關(guān)能源市場將迎來利好。

冷卻需求大

蓄冷儲能技術(shù)將大有可為

根據(jù)海外調(diào)研機構(gòu)Grand View Research于2019年發(fā)布的研究報告，到2025年，全球數(shù)據(jù)中心冷卻市場規(guī)模將達到207億美元，數(shù)據(jù)中心的冷卻需求約占數(shù)據(jù)中心總體能源支出的30%。

近年來，為減少冷卻成本，國外科技巨頭微軟、谷歌、Facebook等可謂奇招頻出，將數(shù)據(jù)中心建在冰川、建在海洋、建在沙漠……但這些做法并不具有普遍適用性。

新加坡國立大學(xué)工程學(xué)院聯(lián)合相關(guān)公司提出了一項更具實操可能性的數(shù)據(jù)中心儲冷和冷卻技術(shù)。在該項目中，研究團隊將探索使用半包合水合物漿料（水基相變流體）作為熱能載體，以代替冷凍水作為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)。

與冷卻水相比，半包合水合物漿液的熱密度要高2-5倍，這將顯著減少介質(zhì)用量與耗電量，而冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的占地面積也可以大大減少，從而節(jié)省空間和建造成本。

值得一提的是，我國的數(shù)據(jù)中心建設(shè)也將更多地采用儲能材料和蓄冷技術(shù)。

2019年2月，《關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》出臺，要求到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE達到1.4以下。（PUE是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，基準(zhǔn)為2，越接近1表明能效水平越好）

在該項指導(dǎo)意見下，工信部于去年11月正式發(fā)布《綠色數(shù)據(jù)中心先進適用技術(shù)產(chǎn)品目錄（2019年版）》，其中無機相變儲能材料蓄冷技術(shù)和水蓄冷技術(shù)入列。


該項目錄提供的案例顯示，某數(shù)據(jù)中心2015年12月建設(shè)相變蓄冷裝置，投資額為1.65萬元/臺，投資回收期約半年，年節(jié)電28908kW•h，節(jié)能效益顯著。

數(shù)據(jù)中心水蓄冷技術(shù)案例顯示，某數(shù)據(jù)中心空調(diào)冷負(fù)荷為21500kW，在室外設(shè)水蓄冷罐，體積約5000m3，夜間利用谷電價蓄冷，白天峰電價時放冷。蓄冷罐可同時滿足連續(xù)供冷和冷卻水蓄水要求。整個系統(tǒng)PUE能達到1.5以內(nèi)。

當(dāng)前，相關(guān)蓄能技術(shù)廠商對數(shù)據(jù)中心這一市場的關(guān)注和投入度還很低，如何打開這一潛力市場需要再作深入調(diào)研。2020年，“新基建”概念加速，數(shù)據(jù)中心節(jié)能市場或?qū)⑦M一步打開，相關(guān)廠商應(yīng)密切關(guān)注，適時切入。

數(shù)據(jù)中心廢熱回收供暖

仍需技術(shù)創(chuàng)新

除了冷卻散熱，保證數(shù)據(jù)中心高效運行外，數(shù)據(jù)中心多余的“熱”能否加以利用？

德國能源巨頭意昂集團去年發(fā)布的一份研究報告提出，5G網(wǎng)絡(luò)將大幅增加數(shù)據(jù)中心的耗電量，由此產(chǎn)生的廢熱可用于市政供暖。

早在幾年前，位于芬蘭的一處數(shù)據(jù)中心所排放的熱量已被當(dāng)?shù)氐囊蛔〕怯米髯≌┡臒嵩矗c此同時，美國、加拿大以及法國也有類似的項目。

以“零廢物”著稱的瑞典更是大范圍地驗證了這一大膽想法，瑞典一項名為“斯德哥爾摩數(shù)據(jù)公園”的項目利用數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的所有熱量，為擁有90多萬人口的城市供暖。

中國科學(xué)院工程熱物理研究所副所長、研究員陳海生介紹稱，可以用空氣、水等換熱介質(zhì)收集5G網(wǎng)絡(luò)廢熱?？諝馐占绞?，是利用肋片、熱管等裝置將廢熱進行傳導(dǎo)，空氣流過這些裝置時就會“帶走”廢熱，以實現(xiàn)廢熱的收集。而水收集方式，是利用基站室內(nèi)熱空氣流過空氣—水換熱器，將廢熱傳遞給水，進而實現(xiàn)廢熱收集；也可在基站設(shè)備中增加換熱管道，水在換熱管道內(nèi)流動，就可吸收由設(shè)備產(chǎn)生的廢熱。

雖已有成功實踐，但事實上，利用數(shù)據(jù)中心廢熱供暖存在一定困難，且耗費資金較大。

中國科學(xué)院工程熱物理研究所研究員王亮在接受媒體采訪時表示，5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心廢熱供暖理論上可行，但實際操作存在很大難度。市政供暖熱對溫度要求較高，通常要在70攝氏度到120攝氏度之間，而工業(yè)級電子元器件一般能耐受的溫度不超過85攝氏度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的廢熱溫度目前可能難以達到市政供暖標(biāo)準(zhǔn)。

此外，若要滿足廢熱供暖需求，還將對數(shù)據(jù)中心選址提出進一步的要求。不過參照國外利用數(shù)據(jù)中心廢熱的供暖實踐，隨著國內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)加快，開展類似試驗也不無可能，若供暖等相關(guān)技術(shù)廠商能在此項難題上加快攻關(guān)，將收獲新的應(yīng)用市場。