實(shí)地走訪(fǎng)阿里云張北數據中心，揭秘“零碳”野心

據 Synergy Research Group 數據顯示，截至 2020 年底全球超大規模提供商運營(yíng)的大型數據中心總數增加到 597 個(gè)，自 2015 年底以來(lái)翻了一倍多。由此可見(jiàn)，全球科技巨頭布局數據中心的步伐加快。

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

據工信部最新發(fā)布的《新型數據中心發(fā)展三年行動(dòng)計劃（2021-2023年）》顯示，計劃用三年時(shí)間，基本形成布局合理、技術(shù)先進(jìn)、綠色低碳、算力規模與數字經(jīng)濟增長(cháng)相適應的新型數據中心發(fā)展格局。因此在“雙碳”目標要求下，如何建設綠色、低碳的數據中心對企業(yè)的技術(shù)尤為考驗。

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

01 走進(jìn)張北數據中心

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

據阿里云基礎設施數據中心總經(jīng)理高山淵介紹，這里全年超過(guò) 80% 的時(shí)間無(wú)需空調制冷，張北年均氣溫為2.6℃，日常將室外新風(fēng)通過(guò)風(fēng)墻技術(shù)輸送至機房，可為 IT 設備降溫，降低空調的電力消耗。另外，利用當地的風(fēng)光電資源，自2018年起參加當地的“四方協(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(shí)新能源，并累計減排二氧化碳近 40 萬(wàn)噸。推動(dòng)張北數據中心成為全國IDC行業(yè)首個(gè)碳普惠試點(diǎn)項目，被評為2020年國家綠色數據中心。

02 將節能進(jìn)行到底：服務(wù)器“泡澡”、巴拿馬電源

實(shí)地參觀(guān)時(shí)，筆者最期待的是見(jiàn)一見(jiàn)“會(huì )泡澡”的全浸沒(méi)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(jìn)入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零，節能效果超過(guò)70%，實(shí)現了數據中心100%無(wú)機械制冷。據介紹，人不能直接用手觸碰全浸沒(méi)液冷服務(wù)器，需要使用專(zhuān)門(mén)的機器臂來(lái)操作。

據統計，傳統數據中心有近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(wàn)臺服務(wù)器在為全社會(huì )提供計算服務(wù)，每降低一臺服務(wù)器的能耗，便能節約不少資源。因此很早之前，阿里云便把綠色節能降耗放在重要位置。全浸沒(méi)液冷服務(wù)器便是關(guān)鍵的成果之一。

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

在電源上，阿里云自研的巴拿馬電源是面向下一代超級數據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(jìn)行聯(lián)合設計，提出最高2.5MW、一體化、模塊化、高效、高可靠直流不間斷電源，省去傳統低壓配電環(huán)節，采用第三代半導體技術(shù)大幅度優(yōu)化電源內部結構，實(shí)現了高可靠和低成本的目標。

除此之外，加上模塊化設計、AI調溫等技術(shù)，讓張北數據中心的年 PUE（能耗比）低于 1.2，最低可以達到 1.09，每年可節約標煤 8 萬(wàn)噸，相當于種植了400 萬(wàn)棵樹(shù)木。

03 阿里云數據中心的“零碳”野心

在和高山淵交流溝通時(shí)，他反復提及“綠色低碳”。在“雙碳”目標下，今年 5月的阿里云峰會(huì )上，阿里云智能總裁張建鋒發(fā)布“零碳云”計劃：推動(dòng)自身節能減排，輸出數字減碳能力，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)節能：首先是建設標準化，全國濃縮到2-3個(gè)版本，容量相同，模塊化替換，實(shí)現設計、采購、建設和運維的統一。再者是建筑和機電預制化，工廠(chǎng)預制化替代現場(chǎng)施工，更少工程量和交叉作業(yè)，實(shí)現10個(gè)月交付，質(zhì)量全程可控。另外位于千島湖的數據中心，作為國內首個(gè)湖水自然冷卻、首個(gè) 5A 級數據中心，90% 時(shí)間無(wú)需機械制冷，PUE 1.25。位于廣東河源的云數據中心計劃在 2022 年實(shí)現 100% 使用零碳清潔能源；位于杭州的云數據中心將電能利用效率由 1.3 降低到 1.09 以?xún)?，每年節?7000 萬(wàn)度電。

另外，阿里云輸出數字技術(shù)給各行各業(yè)幫助節能減排，例如在某鋼鐵廠(chǎng)項目中，每年節省每年 700 萬(wàn)的成本；還有建設城市大腦，降低城市的擁堵率，從而減少車(chē)輛的排放量來(lái)幫助社會(huì )助力節能減排。當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”達成。