隨著云、大數(shù)據(jù)及AI等數(shù)字產業(yè)的快速發(fā)展,我國數(shù)字產業(yè)對于算力的需求激增。高水平的數(shù)據(jù)中心,正成為我國算力產業(yè)發(fā)展的重要基礎設施。為更好地解決數(shù)據(jù)中心的散熱需求,中國石化潤滑油有限公司研發(fā)了間接式液冷二代產品,可以降低數(shù)據(jù)中心的PUE值,提供更佳的能源效率。目前,該技術已獲得華為、超聚變等國內多家液冷服務器制造商的技術認可,并在全國超20個中國移動、中國電信、中國聯(lián)通和華為云的數(shù)據(jù)中心項目實現(xiàn)裝填。

數(shù)據(jù)算力需求日益增長

2020年,中國率先提出數(shù)據(jù)是第五大生產要素,將數(shù)據(jù)要素上升到經濟發(fā)展的基礎要素高度,進而推動全社會跨越式發(fā)展。2022年,《中共中央、國務院關于構建數(shù)據(jù)基礎制度更好發(fā)揮數(shù)據(jù)要素作用的意見》(“數(shù)據(jù)二十條”)發(fā)布,奠定了數(shù)據(jù)要素市場基礎制度體系的“四梁八柱”,明確了數(shù)據(jù)的三權分置,極大地推動了數(shù)據(jù)處理市場的發(fā)展與需求。2023年,工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合印發(fā)了《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》,明確將穩(wěn)步提升算力綜合供給能力。

從2023中國算力大會上獲悉:中國在用數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模超過760萬標準機架,算力總規(guī)模達到每秒1.97萬億億次浮點運算(197EFLOPS),位居全球第二,服務器、計算機、智能手機等計算類產品產量全球第一。據(jù)預測,我國2026年智能算力規(guī)模將達1300EFLOPS(每秒100億億次浮點運算),較2023年增加3倍以上。

2024年,財政部提出數(shù)據(jù)資產入表,意味著數(shù)據(jù)資產化,因此2024年可以說是數(shù)據(jù)資產元年。數(shù)據(jù)要素市場建設正在不斷地理論探索和產業(yè)實踐之中穩(wěn)步推進。

2022年,“東數(shù)西算”工程啟動,旨在通過構建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡體系,將東部算力需求有序引導到西部,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設布局,促進東西部協(xié)同聯(lián)動。在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地建設國家算力樞紐節(jié)點,并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群,以實現(xiàn)全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系的總體布局設計。

“東數(shù)西算”的核心是數(shù)據(jù)與算力,通過將東部地區(qū)數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿鞑?充分發(fā)揮西部豐富的可再生能源和土地資源優(yōu)勢,在緩解東部能源緊張和計算成本高等問題的同時,促進西部數(shù)據(jù)中心建設及數(shù)字經濟高質量發(fā)展,實現(xiàn)算力資源的跨越調配及優(yōu)化配置。

更具潛力的液冷數(shù)據(jù)中心

為滿足各類數(shù)據(jù)的大規(guī)模處理,數(shù)據(jù)中心需要提供巨大的算力,密集的CPU、內存等IT發(fā)熱器件的散熱就成為亟待解決的問題。隨著設備性能、功耗的增長,傳統(tǒng)的風冷服務器在導熱性、散熱性方面的效率瓶頸凸顯,液冷數(shù)據(jù)中心成為下一代數(shù)據(jù)中心的方向。

液冷數(shù)據(jù)中心是指應用液冷技術和液冷服務器等設備的數(shù)據(jù)中心,與傳統(tǒng)風冷服務器相比,液冷服務器的熱量導出方式不同。液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒,為發(fā)熱部件進行換熱,帶走熱量的技術。相較于風冷服務器,有五大優(yōu)點:

第一,液冷技術的高效制冷可有效提升服務器的使用效率和穩(wěn)定性。

液體傳導熱能效果更好,是空氣的25倍,溫度傳遞效果更快、更優(yōu),能夠實現(xiàn)IT設備高效制冷。同時,由于液體的比熱容大,在吸收大量熱量后自身溫度不會產生明顯的變化,故而能夠穩(wěn)定CPU溫度。即使服務器遇到突發(fā)操作,運行功率激增也不會引起CPU內部溫度大幅升高,保障CPU在一定范圍內進行超頻工作不會出現(xiàn)過熱故障。

第二,應用液冷技術有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能、降噪。首先,液冷數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)風冷數(shù)據(jù)中心相比,去掉了空調系統(tǒng)以及對應的風冷基礎設施,增加了循環(huán)泵,能夠節(jié)約建設成本。其次,與風冷系統(tǒng)相比,液冷數(shù)據(jù)中心能節(jié)省約30%的能源,有效降低能源消耗比,可以將PUE(數(shù)據(jù)中心能源效率的指標)降到1.05,滿足綠色數(shù)據(jù)中心的要求。最后,在相同散熱條件下,液冷系統(tǒng)所使用的泵和冷卻液系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)相比噪聲更小,可達到“靜音機房”的效果。

第三,應用液冷技術有助于提高數(shù)據(jù)中心單位空間的服務器密度,大幅提升數(shù)據(jù)中心的運算效率。

液冷數(shù)據(jù)中心雖然增加了泵和冷卻液系統(tǒng),但是省卻了空調系統(tǒng)和相應基礎設施的建設,節(jié)省了大量空間,可以容納更多的服務器。同時,液冷技術冷卻能力優(yōu)良,足以應對高功率密度數(shù)據(jù)中心的冷卻工作,因此液冷數(shù)據(jù)中心可以配置高密度的服務器,從而得到更高的運算效率。

第四,液體冷卻服務器能夠無視海拔和地域等環(huán)境影響。

數(shù)據(jù)中心是一個電子設備密集型的場所,影響數(shù)據(jù)中心正常運行的因素有很多,其中海拔是很少被提及,但對數(shù)據(jù)中心影響很大的因素。海拔越高的地區(qū),大氣壓或空氣密度越低,導致空氣介質冷卻效應降低,空氣散熱能力下降。對于風冷數(shù)據(jù)中心,由于散熱能力下降,溫升增高,因此,為了保證數(shù)據(jù)中心的散熱效率,空調系統(tǒng)的溫度需要調低,而將造成更多能量的損耗。相比空氣而言,液體比熱容不受海拔與氣壓的影響,因此高海拔地區(qū)液冷數(shù)據(jù)中心的散熱效率與低海拔地區(qū)相比無差距,仍可以保持較高的散熱效率,保證數(shù)據(jù)中心在高海拔地區(qū)的運行效率和性能。

第五,液冷數(shù)據(jù)中心余熱可以創(chuàng)造經濟價值。

數(shù)據(jù)中心IT設備24小時不間斷運行并散發(fā)巨大的熱能。若這些熱量直接排放到大氣中,對環(huán)境而言是一種能源浪費。液冷數(shù)據(jù)中心熱量是以液體為載體,可以直接通過熱交換接入樓宇采暖系統(tǒng)和供水系統(tǒng),滿足附近居民的供暖、溫水供應等需求。不僅節(jié)省了能源,也為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造了附加價值。

浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心把計算、存儲及網(wǎng)絡設備基于液冷環(huán)境進行完全重構,將IT設備浸沒在絕緣無腐蝕性的冷卻液中,熱量被冷卻液吸收后直接通過冷卻系統(tǒng)高效地傳導到外界,打破風冷散熱瓶頸且實現(xiàn)PUE逼近1.0,同時密封的箱體保障IT設備不受潮濕、有害氣體、振動影響,提升設備可靠性達50%以上。

以航天品質為算力產業(yè)賦能

中國石化長城潤滑油作為中國航天唯一的全面戰(zhàn)略合作伙伴,先后參與了眾多太空極端環(huán)境下的熱處理項目,在熱能油液領域有著先進的經驗。為推動數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)高質高效的液冷化發(fā)展,中國石化潤滑油有限公司自2018年起開展數(shù)據(jù)中心液冷產品的研制,已完成間接式液冷二代產品的迭代延壽升級。

據(jù)中國石化潤滑油有限公司總經理、中國石化集團公司營銷領域首席專家張春輝介紹:有別于傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng),間接式液冷數(shù)據(jù)中心熱管理系統(tǒng)采用微通道金屬冷板,為保證在10年的使用壽命內換熱效率穩(wěn)定和避免出現(xiàn)腐蝕滲漏造成數(shù)據(jù)中心宕機等重大事故,長效數(shù)據(jù)中心液冷產品具有持久的抗沉積、抗菌抑菌和有色金屬緩蝕性能,以及良好的非金屬相容性,能夠為液冷數(shù)據(jù)中心的長效安全性提供堅實的保障。

為更好地助力新能源智能汽車行業(yè)算力建設的高水平發(fā)展,潤滑油公司基于數(shù)據(jù)中心液冷產品技術積淀,開展了新能源智能汽車車載數(shù)據(jù)中心冷板式和單相浸沒液冷工質的開發(fā),與國內頭部企業(yè)智能汽車團隊開展了深度合作,可以為“車載數(shù)據(jù)中心”提供強大的液冷配套。

張春輝指出:新能源汽車動力電池、鋰電池儲能、充電樁和數(shù)據(jù)中心超級計算屬于國務院國資委“9+6”重點領域,在高安全性、高效率、節(jié)能綠色低碳等新質生產力因素牽引下,新能源領域重大技術裝備正處于“從風冷向全面液冷”的轉型升級進程,這是一次最新的技術變革。中國石化潤滑油公司在動力電池、鋰電池儲能、充電樁和數(shù)據(jù)中心等戰(zhàn)新領域新型液冷介質技術積累深厚,目前已形成全面覆蓋冷板式液冷、單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷三大液冷體系的熱能油液集群產品,是潤滑油公司打造戰(zhàn)略高地、開拓新領域的重要方向。