隨著云、大數(shù)據(jù)及AI等數(shù)字產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,我國數(shù)字產(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)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(chǎn)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(shù)已獲得華為、超聚變等國內(nèi)多家液冷服務(wù)器制造商的技術(shù)認(rèn)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。

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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(chǎn)要素,將數(shù)據(jù)要素上升到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)要素高度,進(jìn)而推動全社會跨越式發(fā)展。2022年,《中共中央、國務(wù)院關(guān)于構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)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(chǔ)制度體系的“四梁八柱”,明確了數(shù)據(jù)的三權(quán)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(chǔ)設(shè)施高質(zhì)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(jī)架總規(guī)模超過760萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架,算力總規(guī)模達(dá)到每秒1.97萬億億次浮點運算(197EFLOPS),位居全球第二,服務(wù)器、計算機(jī)、智能手機(jī)等計算類產(chǎn)品產(chǎn)量全球第一。據(jù)預(yù)測,我國2026年智能算力規(guī)模將達(dá)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(chǎn)入表,意味著數(shù)據(jù)資產(chǎn)化,因此2024年可以說是數(shù)據(jù)資產(chǎn)元年。數(shù)據(jù)要素市場建設(shè)正在不斷地理論探索和產(chǎn)業(yè)實踐之中穩(wěn)步推進(jìn)。

2022年,“東數(shù)西算”工程啟動,旨在通過構(gòu)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(luò)體系,將東部算力需求有序引導(dǎo)到西部,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局,促進(jìn)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(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地建設(shè)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(shè)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(jìn)西部數(shù)據(jù)中心建設(shè)及數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展,實現(xiàn)算力資源的跨越調(diào)配及優(yōu)化配置。

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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(nèi)存等IT發(fā)熱器件的散熱就成為亟待解決的問題。隨著設(shè)備性能、功耗的增長,傳統(tǒng)的風(fēng)冷服務(wù)器在導(dǎo)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(yīng)用液冷技術(shù)和液冷服務(wù)器等設(shè)備的數(shù)據(jù)中心,與傳統(tǒng)風(fēng)冷服務(wù)器相比,液冷服務(wù)器的熱量導(dǎo)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(jìn)行換熱,帶走熱量的技術(shù)。相較于風(fēng)冷服務(wù)器,有五大優(yōu)點:

第一,液冷技術(shù)的高效制冷可有效提升服務(wù)器的使用效率和穩(wěn)定性。

液體傳導(dǎo)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?qū)崿F(xiàn)IT設(shè)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(chǎn)生明顯的變化,故而能夠穩(wěn)定CPU溫度。即使服務(wù)器遇到突發(fā)操作,運行功率激增也不會引起CPU內(nèi)部溫度大幅升高,保障CPU在一定范圍內(nèi)進(jìn)行超頻工作不會出現(xiàn)過熱故障。

第二,應(yīng)用液冷技術(shù)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(fēng)冷數(shù)據(jù)中心相比,去掉了空調(diào)系統(tǒng)以及對應(yīng)的風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施,增加了循環(huán)泵,能夠節(jié)約建設(shè)成本。其次,與風(fēng)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(biāo))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(diào)系統(tǒng)相比噪聲更小,可達(dá)到“靜音機(jī)房”的效果。

第三,應(yīng)用液冷技術(shù)有助于提高數(shù)據(jù)中心單位空間的服務(wù)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(diào)系統(tǒng)和相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),節(jié)省了大量空間,可以容納更多的服務(wù)器。同時,液冷技術(shù)冷卻能力優(yōu)良,足以應(yīng)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(wù)器,從而得到更高的運算效率。

第四,液體冷卻服務(wù)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(shè)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(dǎo)致空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)降低,空氣散熱能力下降。對于風(fēng)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(diào)系統(tǒng)的溫度需要調(diào)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(jīng)濟(jì)價值。

數(shù)據(jù)中心IT設(shè)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(yīng)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(luò)設(shè)備基于液冷環(huán)境進(jìn)行完全重構(gòu),將IT設(shè)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(dǎo)到外界,打破風(fēng)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(shè)備不受潮濕、有害氣體、振動影響,提升設(shè)備可靠性達(dá)50%以上。

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以航天品質(zhì)為算力產(chǎn)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(lǐng)域有著先進(jìn)的經(jīng)驗。為推動數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)高質(zhì)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(chǎn)品的研制,已完成間接式液冷二代產(chǎn)品的迭代延壽升級。

據(jù)中國石化潤滑油有限公司總經(jīng)理、中國石化集團(tuán)公司營銷領(lǐng)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(nèi)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(jī)等重大事故,長效數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)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(shè)的高水平發(fā)展,潤滑油公司基于數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)品技術(shù)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(zhì)的開發(fā),與國內(nèi)頭部企業(yè)智能汽車團(tuán)隊開展了深度合作,可以為“車載數(shù)據(jù)中心”提供強(qiáng)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(wù)院國資委“9+6”重點領(lǐng)域,在高安全性、高效率、節(jié)能綠色低碳等新質(zhì)生產(chǎn)力因素牽引下,新能源領(lǐng)域重大技術(shù)裝備正處于“從風(fēng)冷向全面液冷”的轉(zhuǎn)型升級進(jìn)程,這是一次最新的技術(shù)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(lǐng)域新型液冷介質(zhì)技術(shù)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(chǎn)品,是潤滑油公司打造戰(zhàn)略高地、開拓新領(lǐng)域的重要方向。