减少环境影响的五项创新技术

如今，数据中心运营商可以获得五年或十年前没有的最佳实践和技术。以下是一些正在部署或计划用于提高资产利用率、最大限度提高效率、减少排放和最大限度减少水消耗的新技术。

1. 智能电源管理

新的电源系统架构和智能控件，可提升系统利用率，并消除效率低下的问题，从而实现数据中心高水平的可用性。

有一种可行策略，是通过利用UPS系统设计的过载容量，来处理短期或不频繁出现的峰值需求，而非根据峰值去调整设备的规模。该功能还可用于支持新的N+1冗余架构。这些架构利用过载容量，基于可用性要求结合工作负载划分，可实现提高UPS利用率的同时保持冗余。

通过运行更复杂的ECO模式——动态在线模式，提高UPS系统效率。

ECO模式下，当公共设施提供可接受的功率，双转换UPS系统将以旁路模式运行，可消除调节电力所需的能量，并在电力质量下降时切换到双转换模式；
传统ECO模式下，模式之间的切换可能产生电压变化和谐波，且采用受到限制。

动态在线模式是一种新推技术，将市电和逆变进行有机结合。通过使输出逆变器保持激活状态，但在UPS处于旁路时不供电。这不仅使ECO模式效率得到极大提高，同时最大限度降低了将旁路和双转换模式之间的切换风险。

一些 UPS 系统现在还具有动态电网支持功能。通过促进向绿色能源的过渡，这些解决方案可以在脱碳中发挥作用。它们提供现场储能，可用于补偿可再生能源的不可预测性，并将多余的能源回售给电网。

2. 可再生能源

可再生能源是减少碳排放的有力工具。目前已有多种可再生能源的部署策略（包括 PPA 和 REC），并将负载迁移到已承诺无碳运营的云或大型数据中心设施。

然而在可预见的未来里，通过公共设施直接为数据中心实现100%可再生能源供电的能力还有限。因此，一些运营商已开始探索通过燃料电池和智能电源系统本地生产可再生电力的机会。这可通过将可再生能源与燃料电池、靠可再生能源生产清洁氢气的系统、以及具有动态电网支持能力的 UPS 系统相配套来实现。

工作原理：现场产生的额外风能或太阳能可用于为水解器供电，水解器生产清洁氢气，用以支持燃料电池。

在生产能力足够高的时候，可再生能源还可以为数据中心供电；
当太阳落山或没有风吹使能源生产下降时，由燃料电池为数据中心供电；
当氢燃料耗尽时，UPS 将数据中心切换到电网以保持连续运行。

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3. 锂离子电池

相比于传统上用于数据中心短期备用电源的阀控式铅酸蓄电池 (VRLA) 电池，锂离子电池成本更具竞争力。

锂离子电池的使用寿命也更长，这意味着可靠性的提高，且电池更换次数更少，也减少了电子垃圾的产生。
锂离子电池在向可再生能源的过渡中也能发挥作用。当与具有动态电网支持功能的 UPS 系统配套使用时，它们提供了将多余能源回售电网的灵活性，使运营商能够实现现场发电的增量收入。

4. 水和节能热管理

通常，热管理系统在数据中心 PUE 中占比最大，通过使用更节能的冷却技术与部署大量资源，来降低其对PUE的影响，但这也导致了水密集型冷却系统使用的增加（通过使用大量水来增加自然冷模式运行的时长，来提高冷却效率）。

冷冻水自然冷系统实现了水利用和能源效率之间的平衡。通过优化策略，节水系统还可间接助力减排，例如提高回风温度和水的温度、系统级控制和增加绝热技术。

对于许多水资源供应有限，或业主把零用水量作为可持续发展目标的地区，则可采用无水直彭（DX）系统。DX 自然冷系统的能源效率不仅接近间接蒸发冷系统，同时免于使用数百万加仑水。相比之下，带氟泵的DX系统实现的 pPUE 比间接蒸发系统高出约 0.01，同时将间接蒸发系统的用水能耗水平WUE从 0.25 降低为 DX 系统的0。

5. 液冷

人工智能和其他高性能计算业务应用持续增长，这将需要更多数据中心支持单机柜 30 千瓦 (kW) 以上的IT设备机架。这种趋势会限制现有解决方案优化效率的能力，因为当空气冷却技术用于散热时，随着机架密度的增加，其效率会降低。

与支持相同的高密度空气冷却机架相比，液冷解决方案可以消除或最小化CPU时钟频率的热流量，同时降低数据中心的能源成本，从而提高高密度机架的性能。液体冷却技术和支持基础设施正在集成到现有的风冷数据中心中，用于全液冷高性能计算 (HPC) 数据中心，并实现用于边缘计算的高容量、全容纳的液冷数据中心模块。正在部署的液体冷却有三种类型。

两相浸没式液冷

这项技术将服务器浸没在绝缘流体中，服务器的热量使冷却液沸腾，发生相变，上升的蒸汽通过位于Tank顶部的盘管冷凝成液体，然后借助重力下落回到Tank中。由于两相液冷系统中使用的冷却液非常昂贵，并且存在环境、健康和安全问题，因此通过设计来最大限度地减少两相浸没式液冷系统的蒸汽流失非常重要。

冷板式液冷

这项技术将水或制冷剂直接带到服务器，并带走CPU、GPU 和内存等最热组件的热量。冷板式液冷消除来自机架的大约80% 热量，剩余的热量由其他的冷却系统处理。

单相浸没式液冷

这项技术将计算设备浸入绝缘流体中。不需要服务器风扇，因为液体与设备直接接触，所以这种方法不需要空气冷却系统的支持。开放计算项目 (OCP) 发布了更新的浸没式液冷技术规范，以帮助运营商规定浸没式液冷项目的要求，并确保液体冷却部署的安全性。