数据中心技术发展趋势初探

作者：程艳娜

本文结合数据中心的快速发展环境和数据中心的建设和发展，阐述了数据中心预制模块化绿色智能数据中心的技术发展方向

数据中心面临着持续高增长的发展环境

1.国家政策牵引数据中心投资持续增加

目前，新一轮全球科技革命和产业革命正在兴起。数字经济正处于密集创新和快速增长的阶段，已成为促进经济社会发展的主要驱动力。自2015年中国提出国家大数据战略以来，推动数字经济发展和数字化转型的政策不断深化和实施。自2017年以来，数字经济已连续四年被写入政府工作报告。自2019年以来，国家发改委、工业和信息化部、中央网络信息办公室等部门出台了10多项国家级数字经济发展政策

数据中心是数字经济时代的核心基础设施和国家战略资源。在2020年的特殊时期，数据中心和5G?人工智能工业互联网被列为国家新基础设施七大投资领域之一，数据中心迎来了新的建设高潮。除了传统的出租机柜IDC企业和电信运营商，各种第三方资本也蜂拥进入数据中心行业，如以三峡为代表的电力企业、以沙钢为代表的钢铁企业、以万达为代表的房地产企业等

1.数据流量激增，数据中心发展发展

随着5G快速发展，网上办公4K/8K随着高清视频高带宽应用场景的爆发和物联网应用技术的发展，数据流量将以数十倍的数量级快速增长。云计算的不断深化发展也促进了数字触角向工业端生产端的延伸。各行各业的数字化转型过程正在按下快进键

数据资源日益成为关键生产要素，数据流量的激增为数据中心的发展开辟了新的增长空间。目前，中国数据中心正进入新一轮的快速发展时期。传统数据中心转型升级，新一代数据中心加快布局。国家大力推进新时期大数据中心新基础设施，旨在为智能经济发展和产业数字化转型提供基础支撑。

数据中心的建设和发展需要考虑因素

2.快速部署是赢得客户的软实力

互联网业务呈现出短时间内快速爆发的特点。受席卷全球新冠肺炎疫情的影响，远程办公在线直播、在线医疗等业务侧数据和流量需求激增，业务发放响应速度从周日提高到小时计算。数据中心需要更快的施工速度，及时提供短时间内爆发的租户和业务需求。

传统数据中心建设需要现场勘察深化设计土建设备安装调试验收试运行整改过程，总体需要20个月以上，周期长，流程复杂，难以满足云业务快速部署的应用需求？在大数据时代，数据中心从支持系统到生产系统，对于数据中心从业者，数据中心快速建设业务快速在线，是提高市场竞争力的关键，是赢得客户的软实力？未来，数据中心产品的上市时间(TTM)将从典型水平的9.~12个月到6个月甚至3个月

2.低碳节能是政策导向的硬约束

随着数据中心的蓬勃发展，数据中心行业的能耗问题再次受到社会各界的广泛关注。特别是在中国提出2030年碳达峰和2060年碳中和的宏伟目标下，数据中心的绿色发展问题变得尤为迫切。自2020年以来，从国家到地方各级都出台了各种各样的产品PUE相关政策,驱动数据中心向绿色节能方向发展,建设更高效节能?绿色低碳的数据中心成为主要方案,绿色清洁能源?能源高效节能技术将是数据中心能源未来的发展方向?近年来,国家有关部委和地方政府纷纷出台了数据中心建设能效标准和监管政策,数据中心建设也进入了能效强监管时代,PUE将是数据中心建设的硬约束

2.降本增效是投资经营者的核心诉求

各种资本进入数据中心的新基础设施，最终目标是希望投资能获得良好的回报。因此，降低施工成本和运营成本是投资者的核心需求。传统数据中心的建设一般需要逐步到位机楼、配电暖通空调等基础设施。初期建设投资大，资金利用率低，投资回报慢。新一代数据中心的建设需要创新建设模式，实现滚动投资和滚动建设，降低初期投资压力。因此，实现数据中心的灵活部署。UPS?能耗成本是数据中心最大的运营成本，降低运营成本的关键是降低能耗，降低能耗PUE不仅是政府的强制性要求，也是数据中心从业者自身的需求。此外，提高运维效率也是降低运维成本的重要方向

数据中心技术发展趋势

从以上分析可以看出，低碳节能快速部署低成本建设运营是未来数据中心建设的核心需求，传统数据中心建设运营往往面临建设周期长、能耗高、运维效率低的挑战，我们认为数据中心预制模块化绿色智能是解决上述问题的有效手段，是数据中心未来的技术发展方向

(1)数据中心架构极简主义将成为主流，预制模块化逐渐从弱电设备环境设备到整个数据中心（2）数据中心高效节能将成为主流，供电系统电能转换和传输效率将进一步提高，制冷系统将充分利用自然冷源冷却数据中心（3）AI在技术的支持下，数据中心管理系统将变得更加智能，提高运维效率

3.极简主流的数据中心级架构

传统数据中心建设采用存储模式，不仅建设周期长，初始投资成本大，各子系统孤立、规划建设分离、拼凑建设模式也给后期运维管理带来了巨大的困难？为了应对这一缺点，数据中心架构极简主义将成为主流，模块化逐渐从数据中心弱电气设备环境设备延伸到整个数据中心，从模块化UPS?模块化温控模块化母线等数据中心部件到电力/水力模块微模块IT模块化解决方案等模块化解决方案DC随着用户对数据中心快速交付的要求越来越高，边缘数据中心的快速增长，微模块数据中心模块化UPS?模块化温度控制等模块化产品将巨大的新增长机遇。在预制全模块化设计下，各子系统预集成在模块中，在工厂进行预制组装，规范生产流程，各模块质量一致，多系统协同设计，出厂前完成全系统调试测试，保证高质量、高可靠性。同时，现场只需完成极简施工，可以大大降低现场管理难度和施工风险。

3.2.供电系统集成极简主义，走向预制模块化和锂电化

传统的数据中心供电系统和温度控制系统采用分散部件集成的方式，导致不同的设备属于不同的制造商？不同的品牌，系统部署周期长，操作和维护困难复杂？未来，各系统将继续向集成的整个链路演变，UPS?温控母线将向产品化模块化方向发展。以建设1500柜数据中心为例，采用传统的分散采购现场集成并行供电方案，交付时间为2个月，面临设备杂项、占地面积大、效率低的问题。采用工厂预制的全链集成电力模块方案，实现一站式交付，2周即可交付，节省时间75%，减少占地面积40%

传统数据中心供电系统采用铅酸电池，应用瓶颈日益严重。存在系统分离复杂、占地面积大、维护成本高的问题。随着锂电池成本的不断下降，锂电池将大规模应用于数据中心。数据中心的供配电逐渐走向全面锂电池。锂电池的生命周期是铅酸电池的两倍，十年生命周期内无需更换。短时大倍率放电能力强。适用于大电流、短时备电，能量密度高。

3.3.传统的冷冻水系统将逐渐取代制冷系统的风进水退

冷冻水系统结构复杂，需要经过7个部件（冷水机组冷却塔冷却罐温度控制端水泵板更换管理系统）的4个热交换过程，工程周期长，操作维护复杂，不利于快速部署，不能适应未来的不确定性IT同时，在低碳节能政策的指导下，传统的冷冻水系统能耗高，耗水量大，将逐渐被低水甚至无水的温度控制系统所取代

最大限度地利用自然冷源，间接蒸发冷却系统将成为冷却系统的主流？模块化结构间接蒸发冷却系统采用集成产品设计，一箱系统，可缩短部署时间，降低运行维护难度，充分利用自然冷却资源，从4个热交换过程简化为1次，同时使用AI调整，大大降低温度控制系统的功耗，降低水耗，进一步降低PUE和WUE,将成为气候适宜地区的主流

3.4管理系统自动化智能化，数字技术广泛应用

依托人工智能大数据区块链和即时通信技术(5)G?PLC?IoT)技术的快速发展为应用系统的进一步发展创造了坚实的数字基础。数据中心将实现供电系统温度控制系统和微模块的自检和自诊断，并设置系统级机房级DC通过配电/制冷链路对设备故障影响进行分析D可视化温度云图AI移动远程检查机器人近端检查App确保数据中心基础设施的安全，大大缩短故障维修时间，减少人工检查工作内容，提高设备维修率

随着IOT?AI随着技术的不断完善和广泛应用，重复劳动的专家经验和商业决策将逐步取代，数据中心将逐步实现从运维节能运营到规划建设运维优化的全生命周期数字化和自动驾驶的智能化

AI能效优化：利用AI建立能耗和动态建模技术IT负载?气候条件?设备运行数量等的机器学习模型,可在保障设备?系统可靠的基础上,实时诊断各个子系统的能耗,准确推理和配置出数据中心最优控制逻辑,实时调节参数,降低数据中心PUE?

无人操作和维护：传统大型数据中心的操作和维护主要依靠劳动力，操作和维护效率低，检查主要是被动响应，质量无法控制？一方面，通过数字技术，数据中心的基础设施将逐步实现自动驾驶和维护×24不间断检查，大大提高运行维护效率，降低运行维护人员的技能要求和依赖，另一方面，依靠声音识别图像识别智能传感器机器人，将大大提高数据中心无人检查的准确性，将被动报警变为预测维护，降低数据中心运行维护风险和成本，提高资源利用率和运行收入，提高数据中心运行管理水平

4结论

数据中心面临持续高增长的发展环境,将沿着快速部署､低碳节能､降本增效这三条发展主线不断演进｡基于三个演进方向,数据中心建设模式将从攒机式､拼凑式逐渐演进为预制化､全模块化,从而具备快速部署､弹性扩容､运维简单､高效节能的优势｡模块化后,供电系统将走向融合极简,架构走向预制化､模块化｡通过锂进铅退,实现供电系统高密化和模块化｡制冷系统风进水退,最大化利用自然冷源,间接蒸发冷却系统将成主流｡管理系统数字化技术普遍应用于数据中心全生命周期,并实现智能化｡

资料免费送（点击链接下载）

史上最全，数据中心机房标准及规范汇总（下载）

数据中心运维管理 | 资料汇总（2017.7.2版本）                                                    

加入运维管理VIP群（点击链接查看）

《数据中心运维管理》VIP技术交流群会员招募说明

扫描以下二维码加入学习群