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1776年,工人瓦特發明蒸汽機,引發第一次工業革命,也开闢了人類利用能源的新時代。
200多年後,麻省理工教授尼葛洛龐帝於1995年發表《數字化生存》,宣布以“Bit”驅動的數字化時代正式來臨。
又過了20多年,數字化風潮早已席卷各個行業,千行百業的數字化、智能化轉型向縱深挺進,比特與瓦特穿越時空,在數字化的浪潮中不期而遇。
在產業數字化與綠色節能兩大浪潮的協同推動下,更加低碳的數字化轉型明顯進入了速度疊加的上升期。
以數字化之鑰,打开低碳化機遇之門
當下,雲計算成爲企業數字化轉型的關鍵要素,隨着節能減排工作的逐漸深入,雲計算也正朝着耗方向發展。
數據顯示,2022年,中國算力總體規模達到170EFLOPS(每秒一萬七千億億次浮點運算),我國數據中心規模已達500萬標准機架。
隨着數字技術向經濟社會各領域全面持續滲透,全社會對算力需求十分迫切,預計每年仍將以55%以上的速度快速增長,可見算力需求與數字經濟的發展速度具有強關聯性。
伴隨各行各業對算力的強烈需求,用雲量增長迅速。
但是當前有些地區迫於“碳達峰”、“碳中和”的能耗管控壓力,將大於1萬千瓦時的數據中心納入高耗能管控限制其發展,在某種程度上限制了數字經濟的發展,但也是無奈之舉。
在海外,雲服務商已經开始嘗試對雲服務碳排放進行核算並爲用戶提供碳账單,但國內對雲計算碳排放核算方法尚未有統一標准,仍面臨一定挑战。
挑战主要表現在三個方面:
一是雲服務供應鏈中包含的環節多且復雜,雲服務商與用戶間碳排放核算範圍難以界定;
二是我國雲服務碳核算所需基礎數據庫仍不完善,存在數據相對陳舊等問題;
三是目前國際上碳核算標准僅涉及傳統高排放行業,對雲服務等軟件服務碳核算未有明確定義。
此外,從雲服務碳排放的核算範圍看,應涵蓋從建設、運營到回收整個生命周期中產生的所有碳排放進行核算。
其中,建設過程主要涉及數據中心建設、IT設備採买等,核算節點應包括建築材料、能源消耗、服務器、機櫃、散熱設備等。
運營過程的碳排放核算應包含用戶在使用私有雲和公有雲過程中所產生的碳排放,包括服務器、存儲設備、網絡設備、安全設備、散熱設備、供電設備、照明設備、數據中心控制系統、發電機等節點,以及運營過程中的碳逸散,運維運營人員的碳足跡等維度。
回收過程包含報廢和碳回收兩個環節的核算,涉及主要元件、輔助元件、熱電聯產、碳捕獲等。
綠色計算+數字減碳助力產業釋放“零碳紅利”
如今,我國主要雲服務提供商紛紛響應國家政策,均於2021年底公布了實現碳中和目標的時間以及相關的措施,大部分雲服務商承諾了在不同的碳排放範圍下於2030年前實現碳中和。
具體的實踐路徑主要聚焦在提高綠色能源使用佔比、提升雲計算軟硬件節能技術、探索高彈性下資源的高效利用等方面。
雲計算減碳並非對單一環節的改進創新,而是一個包括指定目標、確定實現路徑、衡量是否產生效果、結合反饋進行糾正等在內的系統性治理體系,涉及到物理資源雲化、雲化資源編排以及雲應用服務等關鍵環節,例如:
在物理資源雲化環節,利用虛擬化、雲網等技術,將不同地域、不同規格的物理服務器集約化整合後以根據需求以不同粒度提供給用戶。
在通用的虛擬化架構基礎上,對架構進一步優化开發,降低虛擬化組件的總資源需求並保證效率,從而提高物理服務器的雲化資源/虛擬化系統比率,降低雲資源的平均碳排放。
雲化資源編排環節,企業在建立雲資源池後,根據工作負載動態分配與管理資源,提高物理服務器的資源利用率並將闲置資源降頻、休眠或關停以降耗;且保證雲服務的服務質量和性能,減少用戶額外的資源消耗,從另一方面減排。
雲應用服務環節,針對雲的優勢,利用雲原生架構對上層雲服務進行开發或重構,對應用特性進行針對性开發適配,並對底層雲資源進行精細化管理和動態分配,提升雲環境下的能源利用效率和單位能源下的業務性能。
海外雲服務商在節能減碳方面較爲領先,多數頭部雲服務商均已達成碳中和目標,下一步准備實現淨零排放。
比如早在2019年,亞馬遜就聯合發起《氣候宣言》,目標是在2040年實現所有業務线零碳排放,相比《巴黎協定》的目標提前十年。
作爲全球最大的使用可再生能源的企業之一,亞馬遜計劃到2025年實現100%使用可再生能源支持企業運營。
在可持續發展方面,亞馬遜雲科技作爲探路者,提出雲計算的可持續責任共擔模型。
亞馬遜雲科技負責雲自身的可持續發展,如雲數據中心的設計,機櫃/服務器、建築材料、可再生能源的採購,電力能源的使用效率、冷卻過程中水的可持續性等等。
客戶負責雲上自身應用的可持續發展,如軟件架構,選擇的雲服務,及代碼效率等。亞馬遜通過爲客戶提供工具及最佳實踐,幫助客戶去實現雲中應用的可持續性。
“亞馬遜雲科技的職責,是與合作夥伴一起,在雲上真正構建數字化解決方案,幫助客戶在具體的業務場景裏面實現雙碳目標。
企業需要利用將亞馬遜雲科技的技術與合作夥伴的數字化解決方案結合起來,快速試錯,去試出一條路來”,亞馬遜雲科技大中華區战略業務發展部總經理顧凡表示。
例如,金風零碳作爲亞馬遜雲科技的雙碳能源轉型合作夥伴,借助其全面的技術支撐,構建了完善的現代化的“3減碳1平台零碳解決方案”,實現快速的开發、部署和迭代,不僅應用在自身業務中,更是在雲中將適用於工商業企業的零碳解決方案交付給客戶:
一平台:能源聚合平台,主要包含能源管理及碳排管理。
三減碳:從用能側,可以借助於節能生態,依托能效提升和行業節能,降耗5%-15%,實現用能側的節能減碳;從供能側,依賴金風所擅長的分散式風電、分布式光伏、水電儲能等零碳電源;從交易側,同時借助綠電交易及碳交易等交易側的減碳,最終讓零碳更經濟。
而在3減碳1平台开發過程中,亞馬遜雲科技在3個方面提供幫助:
物聯網:採用亞馬遜雲科技的億級設備接入能力的物聯網平台,滿足大規模供給側和負荷側的設備接入。
數據分析:利用亞馬遜雲科技开箱即用的數據分析服務,對設備接入產生的大量數據,進行存儲,處理和分析。快速構建了數字化能源管理和運營平台,實現運行監控,策略優化和智能調度控制。
人工智能和機器學習:借助亞馬遜雲科技的人工智能與機器學習技術如Amazon SageMaker,金風和亞馬遜雲科技的數據科學家共同开發了功率預測模型,支持能碳平台的發電和負荷預測。
基於該方案,金風科技亦莊智慧園區於2021年1月28號獲得北京綠色交易所認證的全國首個“碳中和”園區,每年可再生能源發電量達750萬千瓦時,佔到園區供電的50%,年碳減排4950噸,年降低用電成本近400萬。
結語
在碳中和的時代主題下,雲計算將作爲先行軍,幫助用戶實現數字化的“節能減排”進化,這既是下一代雲計算產業發展的關鍵,也是驅動智能化與碳中和相結合的重要助推力。
從上述角度看,雲計算產業在碳中和所引領的能源革命中,發揮着不可替代的作用。而這場風口,即是機遇。
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標題:“比特”與“瓦特”深度融合,雲計算駛向綠色低碳快車道
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