提到“數網協同”中的“網” 人們的第一反應一定是“通信網絡” 但對于數據中心這樣涉及到多種學科的大型基礎設施來說 “網”的內涵更加豐富。數據中心的正常運轉與電力保障息息相關 所以“數據中心”與“電力網絡”的協同發展也非常重要 將是“數網協同”的重要保障。

數據中心與電網的發展相輔相成。一方面 數據中心在需求側對電網具有調節潛力：多年來國家一直加強落實電力需求側管理工作 落實國家節能減排戰略 促進電力資源的優化合理分配 從而降低能源消費和用電負荷。與其他需求側的資源相比 數據中心具備電力實時響應、可轉移及調節能力 是一種龐大的需求響應資源 在緩解電網阻塞、消納新能源等方面發揮獨特的優勢。目前 已有數百個數據中心參與緊急需求響應成功避免整個北美的大面積停電的案例。另一方面 電網是維持數據中心運轉的最重要因素：數據中心是比較龐大的電力需求主體 所以在數據中心選址、布局時會充分考慮電網的分布。為了保障業務的可靠性 數據中心通常會設置冗余 在設計時會為數據中心規劃充足的電力資源。同時數據中心的耗電規模也是業界重點關注的內容 2018年全世界數據中心的耗電規模為205TWh 占全世界耗電規模的1%；根據測算 2019年中國數據中心的耗電規模在700多億度 占全國耗電規模的近1%。

盡管數據中心與電網聯系緊密 但目前兩者的運行和規劃基本是割裂的 主要存在著這樣一些問題：

一是目前數據中心并未充分參與電網需求側的調度 數據中心的研究主要聚焦其自身能耗 而沒有將其作為一種需求響應資源納入整體電網的大環境中。數據中心是有調節潛力的資源 若在電網規劃中充分考慮數據中心的調節作用 則會充分提高電能利用效率。

二是數據中心為了保障高可靠性而設置的高冗余配置對電網資源造成了一定的閑置。通常引入的兩路市電中 一路作為備用長期閑置 而無法納入電網的規劃或者運行工作中。電力部門被迫對數據中心運營者進行一些硬性消費指標的約束來彌補這種浪費 而數據中心運營者出于對用戶方或者相關標準的考慮 對此也無能為力。

三是數據中心集群的概念正在逐步形成 很多地區呼吁通過發電廠的電力直送等形式來支撐數據中心的發展 但是目前存在著規劃和實施層面的種種困難。

四是數據中心自身耗電量較大 同時為了保證業務的可靠性對電網的質量要求較高 這對于電力資源稀缺或電網質量不佳但又想發展數據中心的地區造成了一定的壓力。

從長遠來看 數據中心和電網之間會依靠“數網協同”來走向高質量發展之路。

首先 電網規劃中充分考慮數據中心的調節作用 設計適用于數據中心的模式。數據中心是一種龐大的需求響應資源 應深度研究其在緩解電網阻塞、消納新能源等方面的作用 使得“數據中心”與“電網”真正地協同發展起來。

其次 針對數據中心的高冗余特性帶來的資源浪費問題 適當探索電網與數據中心的新合作模式。2019年全國城市地區用戶平均停電時間4.50小時/戶 其中 上海、深圳、廈門的用戶平均停電時間低于1小時/戶 而2000年全國城市地區用戶平均停電時間為9.767小時/戶。以上數據反映電力供應可靠性在不斷提升 當前業內也逐漸響起一路市電的呼聲 所以在一些電力條件優質的地方 數據中心與電網可根據實際情況適當采取一些的新合作模式 解決高冗余配置帶來的資源閑置問題。

再次 可以考慮將發電廠的電力直送數據中心集群。作為穩定且大量消耗電力的數據中心集群來說 這種方式可以減輕電網的負載 也能降低一定的過網費用 實現數據中心和電廠利益的最大化。

最后 數據中心的綠色化發展 應進一步加強相關技術研究、測試評估、節能改造等工作。通過應用新技術、提高管理能力 不斷降低數據中心的運行PUE 從而提高數據中心的能效和綠色等級 持續促進“數網協同”的健康發展。

作者簡介

吳美希 中國信息通信研究院云計算與大數據研究所數據中心研究部高級業務主管。主要從事數據中心相關的政府支撐、技術研究和標準制定 以及綠色等級評估等相關工作。

郭亮 中國信息通信研究院云計算與大數據研究所副總工程師。 責任編輯:tzh