作者 | 金旺

出品 | 锌产业（公众号：xinchanye2021）

CDCC数据显示，2020年，我国数据中心耗电量为870亿千瓦时。

另一个更直观的参照数据是，我国（也是世界）规模最大的水电站——三峡水电站2020年发电1118亿千瓦时，这一发电量当时打破了单座水电站年发电量世界纪录，然而，数据中心全年就用去了其发电量的78%。

自2006年AWS发布存储和虚拟机服务以来，云服务已经兴起十五年。在云服务兴起的第十五个年头，高能耗仍是数据中心的一大痛点。

在过往十数年里，国内零售、电商、社交、出行在内的各个行业纷纷将主战场搬到了“云”上，与此同时，更多传统行业仍在加速上“云”，也就是在这时，一组数字将刚刚跨过黄金十年的云服务推向了一个拐点。

一场因“碳中和”而起的能源调优，将数据中心再次推到风暴中心。

在前不久刚刚过去的双十一中，天猫交易额5403亿，京东交易额3491亿，除了交易额，阿里和京东还一同强调了另一个信息——“双十一产生的订单，100%在云上完成。”

对于二者而言，这是一件难度极大的事儿，仅仅是粗略估算，京东双十一期间平均每秒产生的交易额就超过了36万元，尤其在京东将今年双十一当天启动时间调整到11月10日晚8点后，京东云团队要面对的是持续5个小时的脉冲式数据洪流。

后来，据京东对外公布的官方表示，在这场“100%云上双十一”大型会战中，京东投入了包括阿基米德团队、JC2M团队、支付技术团队、数据中心团队在内的十个团队。

也就是在这场规模浩大的会战中，京东云数据中心通过技术架构与产品创新，光伏发电和高性能服务器，液冷及热回收技术、AI智能温控、机器人巡检等自研技术，实现了京东数据中心在双十一期间的基础设施能耗降低了30%，对应的碳排放量也减少了10%。

对于国家2020年提出的“3060”目标而言，10%的碳减排量算得上是京东在这场持久战中迈出的第一步。

什么是“3060”？

这要从2020年异常火爆、看起来又很高级的两个词「碳中和」、「碳达峰」说起。

2020年9月22日，我国在第七十五届联合国大会上提出，“二氧化碳排放量力争在2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。”

所谓碳达峰是指，二氧化碳年排放量达到峰值，不再增长；碳中和是指二氧化碳排放量和通过二氧化碳去除技术去除量达到平衡，二氧化碳净增量为0。

“双碳”战略完成的预期时间，构成的正是国家“3060”目标。

在这一目标正式提出后，国家能源局在2020年年底表示将继续出台多项扶持光伏产业政策，生态环境部提出未来十年将大力发展风电、太阳能发电。

今年7月，工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》指出，到2023年底，我国新建大型、超大型数据中心的PUE（评价数据中心能源效率的指标）要求低于1.3。

与此同时，数据中心首次被列为双高行业，八大枢纽节点之外的数据中心不再给予政策优惠，据京东集团副总裁符庆明分析，“这将直接导致数据中心发展受到电价市场化机制的影响，未来，一线城市数据中心的运营成本或将翻倍。”

在“双碳”战略中，数据中心这一能源大户的能源调优率先被提上了日程，对于刚刚成为中国第五朵云的京东云而言，这是一个不小的挑战。

据国家能源局数据显示，2020年中国可再生能源发电量为2.2万亿千瓦时，而这在社会用电量中占比尚且不足30%，超过70%的社会用电量仍由煤炭类不可再生能源发电供应仍是一个不争的事实，这也正是碳排放的主要来源。

数据中心要进行能源调优，首先就要从源头尽量多地使用清洁能源。

早在2017年，京东就已经着手将分布式光伏发电系统部署到了上海亚洲一号智能物流园区中，这一系统在次年正式并网发电，在2020年发电量为253.8万千瓦时，相当于节约标准煤约800吨，减少二氧化碳排放量约2000吨。

如今，不仅仅是物流园区，据京东科技京东云事业群总裁高礼强透露，京东已经将分布式光伏发电系统应用到了华东昆山、华北廊坊数据中心中，这两个超大规模数据中心清洁能源采用率已经达到10%。

随着企业上云成为主流趋势，云厂商的数据中心中的设备量与日俱增，2021年全国服务器保有量已经增长到1390万台。在数据中心中，IT设备耗电量占比通常高达60%~80%，而IT设备耗电量中只有3%用于数据传输，97%的耗电量最终都转化成了热能。

如何解决好数据中心散热问题，甚至能将这些热量回收再利用就成了数据中心当下需要考虑的另一个关键问题。

而像京东华东、华北数据中心这样的超大规模数据中心集群，势必会产生大量热量。

以往数据中心采用的连续制冷方案成本高、自然冷却利用率低，尤其随着超大规模数据中心内服务器规模与日俱增，设备功率密度不断攀升，传统冷冻水方案有更多局限性。

为此，京东联合华为研发了智能间接蒸发冷却系统（EHU），该系统采用新一代换热芯和风机设计，将换热芯结垢率降低到了75%，换热效率提升了5%，风机效率提升了8%；整体方案采用冷电融合设计，融合加湿&除湿、隔断防火二合一风阀等功能，缩短TTM 50%。

为了解决供电稳定性的问题，京东在这一系统中通过采用锂电储能系统直驱供电，实现了市电切换过程中温度“0”波动，从而让电网质量满足数据中心的高稳定性要求。

解决了设备制冷问题后，如何将这数十万台服务器产生的大量热量进行回收再利用是京东云团队思考的另一个问题。

在传统的数据中心里，通常采用的方法是通过空调吹出的冷空气流入服务器来帮服务器降温，吸收服务器产生的热量后达到35~40℃时会返回空调，经流体输配系统和换热设备最终将这些热量散入环境中，热量转化路径为：电源输入服务器→服务器产生热量→排到机房→空调器吸收热量→通过换热设备排向室外。

要知道服务器每年消耗的数以亿计电能最终几乎全都转化成了热能，如果能将这些热能进行回收再利用，也不失为实现碳中和的一种途径。

考虑到这一点，京东云在华北数据中心中规模化应用了自研的整机柜冷板式液冷技术，京东云团队通过将35~45℃纯水经过特殊设计的冷板直接冷却服务器芯片，消除了对冷冻水的需求。

此外，采用水冷系统冷却IT设备后，返回的20℃以上高温水会带出数据中心IT设备散发的热量，通过高度自动化的制冷循环系统，采用高效变频水源热泵多联机组对这些热量进行集中回收，回收的这些热量可以直接解决整个园区冬天供暖问题。

也正是通过这样的技术创新，让京东云规模投入到2021年双十一中的数据中心，已经能够实现全年运行PUE低于1.1。

除去这些直接提升能源利用率的技术外，京东云还在通过阿基米德智能调度系统提升CPU资源利用率，通过数字化供应链提升仓储物流效率、降低能耗。而作为一朵从京东自身业务长出的行业云，京东云凭借这样的技术能力也在对外输出炮火支援。

成立于2004年的陕西煤业化工集团（以下简称：陕煤集团）是一家省级国有大型能源企业，作为国内排名第四的煤炭企业，2020年煤炭销量达1.94亿吨，占全国煤炭销量的二十分之一。在“双碳”战略下，如何更高效地应用煤炭就成了一个关键问题。

陕煤运销集团是陕煤集团负责煤炭销售的全资子公司，在以往销售中，几千吨煤炭对于他们来说只是一个小数目，陕煤运销销售团队根本无法触达这样的需求，如何让“买煤像在京东上买日用产品一样高效”，是他们在当下这场数字化变革中思考的问题。

2020年11月，由京东云负责搭建的运销云一期项目在陕煤集团正式上线运行，这一由数字运销管理中台和智慧运销、智慧零售孪生系统构成的运销云，将整个陕煤集团生产、运输、销售等环节产生的数据进行打通，改变了陕煤集团传统的业务模式。

经过半年的优化，陕煤集团旗下的4家分公司、7个办事处已经基本实现从合同签订到货款结算的一网通办。

正是通过这样一朵云，陕煤集团得以将煤炭这种非标产品通过线上标准化流通实现高效、快捷，将交易、结算实现在线化，最终实现煤炭按吨销售。据陕煤运销信息化办公室主任陈岳透露，目前陕煤运销集团在线车辆已有超过8500辆，煤炭成交量超400万吨，派单量超10万单。

此外，京东云也为陕西恒盛集团搭建的智能供应链平台实现了商砼（混凝土）产业上下游高效协同，日常履约率提升30%；京东云为长三角3C电子零部件制造企业提供的AI智能检测技术，使得工厂零部件检测速度提升超过10倍，效率提升15倍。

据京东第三季度财报数据显示，京东云已经服务了包括北汽、中联重科、三一重工在内的超1500家大型企业，以及超152万家中小企业。

数据中心是一个高耗能产业，同时也是当下万物上云最为关键的基础设施，在摩尔定律已经无法保证算力每年翻一番的当下，如何既保证云服务既能高速发展，又能实现“3060”目标，这是摆在包括京东云在内所有云厂商面前的一个严峻挑战。

前者，京东通过这些年的技术积累，逐渐搭建起了自己的云原生技术中台、第四代云主机京刚、混合云操作系统云舰，形成了现在京东云兼顾自用和对外服务的独具特色的混合云系统方案。

后者，京东云从供电系统优化、制冷系统优化、系统架构优化、IT设备优化四个方面对数据中心进行改进，开始破解数据中心高耗能这一难题。

符庆明介绍称，“未来综合以上这些节能方式，我们实际上可以节约60%以上的能耗，最终只有35%的能耗是需要通过采购绿电、投资清洁能源发电项目来通过清洁能源实现‘碳中和’。”

有行业专家表示，碳中和对数据中心未来发展产生的影响是不可逆的，将直接影响未来云厂商的生死存亡。

在这条路上，走出了第一个10%的京东云仍需继续加快脚步。