前兩個月，資深貓奴A君在朋友圈PO了一個神器——自動喂食器，一次可儲存三四天的食水，還能用app隨時查看貓主子的進食狀況，并配合攝像頭一起“上云”。連擼貓都能如此，何況家里的其他設備?冰箱、空調、掃地機器人……A君說托物聯網的福，終于過上了擁有上帝視角的生活。
除了個人生活，開啟上帝視角的還有工廠的管理者們，隨著工業4.0概念的到來，從大型機械、到無人生產線，你能想到的所有過程——從實時收集、儲存、分析數據信息，到提出解決方案、再到傳遞指令的電器、機械，都將能實現一鍵上網，云端控制。
物聯網時代正在勢不可擋的到來，數據中心的建設也因而迎來了井噴。據預測，到2025年，全球數據總量將達到180萬億GB。大幕即將開啟，我們卻不禁擔心起來：電，還夠用嗎?
電力需求會是中國數據中心的阿喀琉斯之踵嗎?
圖片來源：施耐德電氣技術中心
中國經濟的騰飛帶來了對電力的旺盛需求，多年來中國的電力需求長期存在缺口，到夏季尤為嚴重。2016年，全國全社會累計用電量已經高達59198億千瓦時，但社會用電缺口仍高達87億千瓦時。而據預測，2018年全國用電量還將持續增加4.5%左右。
作為”耗電大戶“，數據中心的高速發展頗受電力專家的關注。近年來，數據中心的建設速度猶如搭上火箭。截至2016年底，中國數據中心保有量約為5.6萬個，總面積約為1650萬平方米。在國務院印發的《 “十三五 “國家戰略性新興產業發展規劃》中，實施國家大數據戰略、發展人工智能都位列其中。隨著物聯網、人工智能、大數據、云計算等行業如火如荼的開展，數據中心的建設速度還將持續保持在高位，預計到2020年，中國數據中心保有量將超過8萬個，總面積將超過3000萬平方米。
而與此同時，其高能耗、高成本也成了一個令人頭疼的問題。據中國數據中心節能技術委員會秘書長呂天文透露，2016年中國數據中心總耗電量已超過1200億千瓦時，這個數字超過了三峽大壩2016年全年的總發電量(約1000億千瓦時)。而另據行業統計數據顯示，2015年中國的數據中心占全球比例10%，而其總耗電量已經占到了全社會用電量的1.5%，在第三產業中比例驚人。
與之相對應的正是我國數據中心對能源利用的粗獷。在實際運行中，PUE高達2甚至超過2的數據中心還大有存在。因整體能耗偏高，電力需求和成本控制成了套在企業頭上的 “緊箍咒” 。而超越企業成本控制和需求響應的限制，未來數據中心將面臨的則是更宏觀、更嚴苛的國家能源調控、能效控制之手。各發達地區和主管部門紛紛提高數據中心建筑和能耗標準，例如北京市經信委就明確規定只有PUE值在1.5以下的云計算數據中心，才能獲批建設。
為了將PUE降下來，各大互聯網巨頭可謂絞盡腦汁。前有CenturyLink將數據中心架在水電站上，后有微軟提出要將數據中心設在水下，更別說北極南極這些天然極寒之地，早就被盯上了。在中國，受成本及政策的限制，有越來越多數據中心開始了 “西遷 “之路。Apple iCloud、騰訊、阿里云紛紛在貴州興建數據中心。
誰是高能效、低成本的學霸?
全球的數據中心都這么耗電嗎?2015年，美國的數據中心占全球比例的41%。而全美數據中心在2014年的電力消費僅占了全社會用電量的1.8%，且增速緩慢。
美國能源部支持勞倫斯伯克利國家實驗室針對全美的數據中心進行能耗調查，在2016年發布報告指出，全美數據中心這么優異的表現，得益于大幅的能效提升。早在2010年全美數據中心還在數量級上快速增長時，能耗就已進入低速增長。從10年到14年，能源消耗僅增長了4%。勞倫斯伯克利實驗室還預測，到2020年，全美的數據中心數量將會增加40%，而電力消耗增速將控制在8%左右。
原來高能效、低成本的學霸還是存在的!比我們干得多，還比我們吃的少，他們是怎么做到的?
十年前，美國數據中心還不是這樣的學霸。從2000年到2005年，數據中心電力消耗增速是90%，盡管期間遭遇08年金融危機，05到10年間，全美數據中心還是掙扎著增加了24%的電力消耗。但通過大幅的能效提升后，到2020年將為全美的數據中心節省近6200億千瓦時的電力消耗，相當于節約了600億美元的電力成本。
成功秘笈是什么?
回溯全美數據中心能效提升的路徑，有幾項至關重要的技術突破是關鍵。
首先是2005年行業解決方案供應商開創的技術革新。其中令人矚目的是在冷卻系統方面，由施耐德電氣技術中心(SETC)率先提出的“熱量轉移”理念。制冷電耗一直都是數據中心的耗能大戶，數據中心的50%-70%的成本都是在支付“空調費“。 在SETC提出的“熱量轉移” 理念里，冷卻系統的核心不是制冷降溫，而是數據中心運營產生的熱能如何可以被高效的捕捉、交換和轉移。在這樣的理念下，通過集中熱量、封閉通道實現降低冷熱空氣混合，行級空調的研發實現了靠近熱源制冷，低能耗的自然冷卻等技術和標準操作被開發應用，制冷系統動態管理技術也得到了大規模應用。
第二個關鍵技術是電力供應的動態管理。事實上大部分的數據中心里，并不是每一臺服務器都在同時滿負荷運作的;在面臨突發的電耗增長或者設備故障時，也并不是每一臺UPS都需要滿負荷投入應急的，而傳統的電力供應并不能針對這樣不均衡的荷載進行分配。為了解決不平衡供應的問題，需要通過軟件應用來對所有服務器的荷載進行實施管理和分配，同時對整個供配電系統也進行全數字化、智能化的改進。數字中心供配電系統的升級在過去十幾年的時間里也完成了基于物聯網的互聯互通革命，從最初的由元器件，加傳感器，加儀表和控制面板組成的動態管理系統，轉變為由內置的斷路器，加傳感器加儀表到數字斷路器的智能動態管理，從運維管理安全到能效優化都有了顯著提升。
這兩項關鍵技術的應用成效是驚人的。根據施耐德電氣技術中心的測算，遵循高效的”熱量轉移“理念因地制宜地設計制冷系統，并通過軟件對制冷和電力系統供應進行動態管理，能為數據中心減少50-60%的備用功率和制冷量需求。
第三個重要的技術突破，是如今最流行的“上云”技術，用以提升服務器運行效率。通過建設大型云端數據中心，對服務器進行共享，可以大幅地提高服務器運營效率，減少冗余減少不必要的能源消耗，再通過“云服務”實現更快捷精準的決策。比如施耐德電氣推出的EcoStruxure架構與平臺，依托架構在云端的應用和服務，能通過優化數據和信息分析，以及遠程數據驅動來實現云端數字化服務，幫助企業管理者構建大數據時代下的決策分析體系。
除了這三個革新性關鍵技術以外，還有一些技術突破也促成了整體方案的優化，例如鋰電池的大規模應用。施耐德電氣技術中心實測發現，鋰電池比鉛酸電池壽命增長一倍以上，而充電速度則四倍于鉛酸電池，且能減輕70%的重量。鋰電池在數據中心的應用，不僅可以支撐更直接快速的機房內動態電力管理，還能配合外部電網電力供應波動，支持大區域智能電網基礎建設，同時利用峰谷電價為企業降低用電成本。
在能源領域里，能效提升通常被稱作第二能源，意思是說節省相當于創造。要擺脫“電“對數據中心發展的限制，核心還在提高能效，降低PUE值。而這考驗的并非單一技術，而是出具綜合解決方案的能力。萬物聯網近在眼前，未來的我們能否在空調房中愉快的“云擼貓”，依賴的就是這么一整套復雜運轉的系統。