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《得到头条》能耗大户数据中心怎样“减碳”?

今天我们从两个话题出发,为你提供知识服务。一是谷歌加速推进“减碳”,二是宝马CEO表示反对过于依赖纯电动汽车发展。

来看今天的第一条。最近,谷歌能源部门发布了一份“清洁能源政策路线图”,强调了一个“激进”的节能目标:到2030年,谷歌的所有业务,完全使用无碳能源。

你知道,从2007年开始,谷歌就号称自己实现了碳中和。也就是,通过购买等量的碳补偿,抵消掉了公司的碳排放。而谷歌这次强调的新能源目标更进一步:谷歌使用的每一度电,都要来自清洁能源生产的电力,过程中不产生任何碳排放。谷歌内部把完成这个目标叫做“登月计划”。

谷歌绝大部分的能源消耗,来自它的数据中心,也就是通常说的“机房”。谷歌在全球设置了34个数据中心,这些数据中心每年的耗电量是旧金山市的两倍。谷歌要实现无碳能源,关键一点,就是要提高数据中心的电能使用效率。

这里有一个衡量指标,叫PUE值,就是数据中心的实际能耗与计算能耗的比值。PUE值通常比1大,这个值越接近1,代表绿色程度越高、能源浪费越少。2021年,全球数据中心的PUE平均值是1.57;目前谷歌数据中心做到了1.1,并且正在向1.06努力。看来,减碳,谷歌是认真的。

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你知道,数据中心作为数字经济的基础设施,目前正处于加速发展的阶段。2021年,全球数据中心的市场规模是2200亿美元,到2030年,会增长到3500亿美元。这里面规模扩张最快的是美国,紧接着就是中国。

但同时,数据中心也是不折不扣的能源消耗大户。2018年,全中国数据中心的能耗已经相当于上海市能耗;2020年,我国数据中心用电量占了全国总用量的2.7%,到2025年,这个数字会达到5%。并且未来随着数字经济的深化,数据中心的用电量还会不断攀升,成为“无烟囱”的电老虎,甚至可能会影响到我国实现碳中和的目标。

这个矛盾怎么解决?可以看到,怎么减少数据中心的能耗,不仅仅是谷歌的问题,也是中国科技企业的一道必答题。工信部提出,2022年全国新建大型数据中心PUE要达到1.4以下;“东数西算”文件进一步要求,东部地区集群数据中心的PUE要控制在1.25以内,西部地区在1.2以内。

而且,数据中心不仅仅是出于外部压力要减少能耗,这也能给它们自身节约很大一笔成本。一个大型数据中心,每年的电费就要花掉几千万元,电力成本要占到营业成本的60%。

那么,数据中心“减碳”可以从哪些地方入手?我们尝试着做了一下梳理,发现主要有这么几个维度:地理改善、物理改善、算法改法、系统改善。咱们展开说说。

第一个维度,是地理改善,也就是数据中心的选址。“东数西算”工程规划的西部集群就是典型的例子。贵州、甘肃、宁夏这些地区拥有丰富的水电和风电资源,把数据中心直接建在这里,既能提升清洁能源的比重,又能减少长距离输电造成的损耗。同时,这些地区的平均气温比较低,相当于是天然空调,便于服务器散热。你看,苹果、腾讯、华为等科技巨头,都选择把数据中心建在贵州恒温的溶洞里。

再来说第二个维度,物理改善。你知道,数据中心的耗能设备主要有三块:空调设备、IT设备、电源设备,其中的大头是,空调设备和IT设备,各自占去总能耗的40%左右。对于空调耗能,目前的思路是转变物理降温方式,从“风冷”变成“液冷”,也就是从“吹冷风”变成“泡冷水”。使用液冷能比风冷节省30%到50%的耗电量。

现在各个科技巨头正在推进数据中心转向更先进的液冷:谷歌从2018年开始向液冷转型;微软把一个数据中心直接建在了海底;华为云的松山湖数据中心上马了高性能液冷集群;阿里的仁和数据中心布局的液冷集群全球最大,PUE能低到1.09。

再来说第三个维度,算法改善。对于数据中心耗能的另外一个大头,IT设备,目前一个主要的节能思路,就是利用算法提高服务器利用效率。比如,用AI技术进行数据的分时调度,智能预测流量,对服务器进行合理的扩容和缩容。目前通过智能分配计算资源,可以让服务器利用率提升两倍多。阿里数据中心在去年的“双十一”周期里,采用算法改善,11天省下了64万度电。

最后一个维度,系统改善。系统改善的意思是,数据中心的减碳其实不局限于数据中心本身,而是可以把数据中心纳入全国的减碳系统来统筹规划。比如,数据中心产生的热量其实可以回收再利用。像微处理器、逆变器、存储器等,它的余热散热温度可以达到80~85摄氏度,完全可以把这些热能收集起来再利用,真正发挥“余热”。

目前,腾讯的天津数据中心,可以用回收的余热替代暖气供热,数据中心1/40的热量就能满足所有办公楼的供暖。有专家测算过,如果这种利用余热的方式在我国北方地区大面积推广,可以实现三亿平方米左右的建筑供暖。

而且你发现没有,如果把余热回收的效益算到数据中心的能耗里,前面说的那个PUE值甚至可以是小于1的。数据中心一手供应“算力”,一手供应“热力”,进一步提高了“电力”的利用效率。

北京理工大学的王永真教授提出,未来数据中心的能耗治理,要通过电力网、算力网和热力网,这三张网的统一调度和相互协同,去构建一个区域性的,甚至全国性的数据中心最优能耗体系。

 

来看今天的第二条。

最近,宝马公司CEO奥利弗·齐普斯在参加一个圆桌会议时表示,汽车厂商不应该过于依赖纯电动车的发展,这会导致汽车厂商过于依赖少数国家,比如中国。齐普斯认为,短期内电动车还无法解决价格过高、充电基础设施不足的问题,传统燃油车仍然有很大市场。无论是从利润角度还是从环境角度来看,提供更节能的燃油车引擎才是解决问题的关键。齐普斯对欧盟于2035年全面禁止销售燃油车的计划,表示反对。

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应该说,宝马CEO的这个观点在欧洲传统车企中还挺有代表性的。结果就是,虽然欧盟是全球减碳的急先锋,新能源车在欧洲市场也卖得很好,但欧洲的传统车企却在新能源车赛道上慢了不止一拍。

在欧盟的减碳压力之下,欧洲车企一开始进入新能源车的初衷,并不是真的想切换赛道,而只是一种权宜之计:为了能多卖燃油车,不得不同时卖点新能源车来拉低碳排放。在这种情况下,很多车企选择技术转换更容易的插电混动车型,而不是纯电动。但是后来发现,市场越来越倾向于纯电动方向,这时候欧洲车企才反应过来。像大众、奔驰都是在去年才宣布放弃混动,全面研发纯电,而当时蔚来的市值已经超过大众。

这种情况在商业领域特别常见:面对行业的颠覆性变革,老牌巨头迟迟没有行动,或者行动起来半心半意、抠抠索索,结果让新入局者抢占了先机。为什么这种情况一再上演?是因为老牌巨头过于骄傲自满,看不到市场发出的信号吗?没有这么简单。

《哈佛商业评论》今年1月刊中提出一个理论,叫“信息行动悖论”。意思是,随着时间的推移,市场中公开可得的信息越来越多,而能够根据这些信息来采取行动的自由度越来越少,因为不断有竞争对手涌进来抢占赛道。我在文稿中放了一张“信息行动悖论”示意图,可以看到,可获取的公开信息和行动方案自由度呈反向变动。

 

图源:《哈佛商业评论》2022年01期

回到前面的问题,为什么相比创业公司,市场中的老牌巨头总是慢一步呢?不是老牌巨头消息不灵通或者冥顽不化,而是面对同样的“信息行动悖论”时,老牌巨头的门槛更高。

你看,在示意图的左边,也就是当市场上的公开信息不充分,但行动方案自由度比较大的时候,创业公司是可以抢先一步行动的。这时候,虽然创业者能够用来做判断的信息很少,但他没什么业务可损失,也没什么利益相关者需要说服,可以快速决策,在众多行动方案中选择最优路径,抢得先机。

而市场中的老牌龙头不一样。在市场信息还很少的时候,它们是不能贸然作出决策的。变革者必须拿出足够的数据证据,来说服董事会、说服利益相关者、说服团队成员,甚至说服客户。比如董事会可能问你:“我们谈市场变化已经谈了20年,这次为什么会不同?”当你好不容易获取了足够的信息,可以说服所有人的时候,你发现已经来到了“信息行动悖论”的右边,也就是,信息是够多了,但可以选择的行动方案也不剩什么了。

其实,这个“信息行动悖论”本质上说的是,市场趋势越明确,机会窗口就越小。老牌巨头需要看清楚趋势再行动,这就给创业公司留出了时间差。反过来说,创业公司必须在看不清趋势的情况下就采取行动,否则就会错失良机。这就是为什么吴伯凡老师说“创业是一件荒诞的事情”,或者像硅谷创业教父霍夫曼说的,“创业就是在跳下悬崖的过程中组装飞机”。

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