海底数据中心：临港破解算力高能耗的新方案
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当下, 数字经济快速发展, 算力基础设施对助推产业转型升级、赋能科技创新进步意义重大。然而, 为传统数据中心带来“高耗电、高耗水、高占地”困境, 致使其沦为“电老虎”。面对困境该如何破局? 在上海临港, 一场“向海洋要资源”的探索给出了答案。
近日, 全球首个海上风电融合型海底数据中心, 在上海临港正式启用了。此项目创新采用一种模式, 即“海上风电直供绿电+海水自然冷却”模式, 其总投资达16亿元。而且它有着规划总规模24兆瓦。该项目不但助力上海打造成为国际数字之都, 还为破解算力基础设施建设当中的能耗与空间瓶颈, 提供了中国方案。
打造绿色算力新范式
传统数据中心里, 近七成运营成本出自于电费, 发展绿色算力成了行业发展迫切紧要之事, 临港海底数据中心依靠东海海域资源, 将海上风电与深海环境和算力设施深度结合起来, 在多个方面达成突破。
在散热系统方面, 该项目舍弃了传统制冷设备, 借助恒温海水营造天然冷源。然而, 怎样在密闭空间达成机柜散热冷却呢? 各类铜管是 “解题” 的关键所在。上海海兰云端数据科技有限公司技术总经理陈希恰讲道: “大铜管等同于人体的大动脉, 小铜管好似人体末端的毛细血管。服务器散发出的热量遇到‘毛细血管’时会令里面的冷媒从液态转变为气态, 气态冷媒经由‘大动脉’升至换热器与海水开展换热, 冷凝成液态后再度回到‘毛细血管’。”。”这套循环系统让制冷成本大幅下降。
在能源供给这块儿, 项目开创性地弄出了“海风直连”这种模式, 它直接接入临港的海上风电场, 靠光电复合电缆去输送绿色电力，并且这绿电供给比例超过了95%。上海海兰云科技有限公司的总经理苏洋讲道: “我们达成了就地获取电力。陆上进行输电配电会产生大概10% 的损耗，我们凭借海风直连, 能够直接避开这部分损耗。同时, 海洋是个天然冷池, 借助自然冷却就能达成降温。综合计算下来, 这个项目比起陆地数据中心整体节能达到了30%—40%。”。倘若依据24兆瓦整个规模进行运行来计算, 那么这个项目在每一年当中能够实现节电的量达到大约6100万千瓦时, 其等效减少的碳排放量所折合相当于的数量是160万棵树木用一年来进行固碳的量, 生态效益特别显著。
同时, 海底部署模式对于陆地空间以及淡水资源能起到有力的节约效果。记者在进行采访期间获取到这样的消息, 该项目有着节省超过90%陆地空间的能力。它依靠海水循环散热达成了淡水零消耗目标, 而相同规模的陆地数据中心每年要消耗4万吨淡水。多种优势相互叠加, 该项目成功搭建起了“风电供电、海水制冷、海底部署”的绿色算力全新范式。
筑牢深海算力底座
海底数据中心具备显著优势, 可是, 要把服务器集群放置在海底, 就得直接面对海浪冲击、海水腐蚀、海洋生物附着、极端天气等多个难题。针对上海临港海底数据中心项目团队来讲, 并没有成熟经验能够用以借鉴, 项目团队整合多领域技术力量, 连续攻克结构设计、海上安装、运维保障、电力稳定四大难关, 构建起高安全等级的深海算力底座。
于结构设计而言, 团队率先创作出“海底数据中心新型结构”, 将上部组块、导管架、数据舱以及钢管桩这四大模块予以整合, 展开一体化协调搭建。与此同时, 创新性地运用“圆筒立式结构型”数据舱, 该数据舱外部的流线型结构能够极大程度减少海浪冲击, 再搭配特殊的防腐涂层以及防护技术, 可抵御海水腐蚀以及海洋生物附着。
在项目建设里, 最大难点是海上吊装以及水下定位。数据舱重量超过1000多吨, 当它入水的时候, 导管架支腿插尖要精确插入海底钢管桩, 两者之间的间隙仅仅0.18米, 偏差得控制在0.1米以内。针对这样高难度的挑战, 项目团队借助“三航风范号”起重船的出色性能, 在GPS以及专业定位软件引导之下, 通过技术负责人在现场进行统一调度指挥, 把下放速度严格控制在每分钟0.1米, 达成了“零偏差”精准就位。
为了应对海上风电所具有的波动性, 该项目另外配置了双路市电, 还配置了双路风电, 并搭配适用备用电源同时配备发电机, 使得年供电的可靠性达到了高达99.996%的水平。苏洋朝着记者阐述说明了电力调配的逻辑, 其表述为, 当风电提供的供电出现不足的情况时, UPS设备以及柴油发电机能够及时进行补能这个操作, 以此来保障电力处于稳定的状态。
在运维这个环节当中, 项目借助远程数字孪生技术达成了“无人值守”熄灯样式的运维, 并且和海上风电场共同分享运维人员、船舶以及线缆等各类资源。海底处于密闭的环境里, 受到外界干扰的情况比较少, 服务器发生故障的概率比陆地机房要低, 这还进一步提高了运行的稳定性。
在保障数据安全的举措方面, 有着足以称之为完备的体系。上海临科智华数字科技有限公司的技术总监被叫做霍长青, 他对此介绍声称什么情况呢: “海底数据中心在面向外部时, 拥有着能够抵御高流量网络攻击的高等级防护能力, 与此同时做到严密防御数据隐私的泄露风险；而在内部, 则是依据客户、项目以及对应的区域来实施物理意义上的隔离, 达成分级分区的管理模式。”。
完善算力产业生态
临港海底数据中心投入运营之后, 吸引了众多企业入驻, 其中包括中国电信、上海仪电、上海临科智华等, 各类算力集群纷纷落地, 进而形成了多元共生的算力产业生态环境, 凭借低时延、高可靠、绿色低碳的优势条件, 该项目不但为国内AI研发、信创云等业务提供支撑, 而且还成为跨境数据加工等新业态的重要承载载体。
临港算力（上海）科技有限公司的总经理罗渝平讲道, 依靠陆海一体化全光网, 海底节点跟岸基枢纽的时延下降到了0.5毫秒级, 相较于传统的跨地域算力调用降低了60%以上, 充分满足AI推理、金融交易等对时延敏感的业务需求。
罗渝平进行介绍, 针对跨境数据加工业务这种情况, 海底数据中心打造出四重核心优势。一是低时延能保障业务具有实时性, 0.5毫秒级的岸海时延, 让跨境支付清算、高频交易等业务的端到端响应速度得以提升40%以上, 从而满足国际客户对于‘即时数据处理’的严苛要求 ；二是绿色认证会增强国际竞争力, 95%以上绿电直供以及零淡水消耗的能效表现, 能够为企业客户供给符合国际规则的碳足迹报告, 助力其借助国际客户ESG合规审查 ；三是数据安全同合规性会有提升, 依托临港“国际数据港”政策框架, 海底节点可以作为跨境数据‘境内存储、离岸加工’的物理隔离载体, 借助专用海缆与境外节点直接连接, 既满足数据出境安全评估要求, 又能避免公网传输存在的潜在泄露风险 ；四是成本优势会凸显出来, 相较于传统跨境数据中心, 海底数据中心单位算力能耗成本降低20%以上, 而且没有冷却塔占地以及淡水消耗, 长期运营成本更具备优势。
霍长青表示, 我们开展“来数加工”业务采用的是“跨境不入境”模式, 数据不会在本地落地, 针对合规要求, 国内外的都严格遵守, 当下, 国内业务与海外业务处于各占一半的状况, 垂类行业这片市场的空间是非常广阔的。
在中国电信被海底数据中心诸多优势所吸引的情况下, 中国电信成为了首批入驻企业里边的其中一个, 并且在中国电信上线了研发平台, 上线了国产GPU创新平台, 还上线了信创云, 这三大业务是同步进行探索海上通信建设的。上海仪电在那种情况下部署了训推一体算力集群, 上海仪电发挥自身数字化转型的经验和AI落地的经验, 在那里深耕水下边缘算力。上海临科智华是聚焦大语言模型数据集, 聚焦那样的数据业务才走出差异化发展道路, 那种业务包括多模态数据标注, 还包括代码验证等高端数据业务。
现阶段, 临港新片区已然聚集了八大算力中心, 其总算力规模超过了40EFLOPS, 占据上海整体算力的比例多于三分之一。依据规划, 直至2027年, 上海智算云产业规模奋力争取突破2000亿元, 构建起云边端协同、产业链条完备的生态体系。与此同时, 上海凭借长三角枢纽定位, 深度对接“东数西算”国家战略, 临港海底数据中心作为前沿绿色算力节点, 成为全国一体化算力网络的关键组成部分。
据介绍, 该项目团队已然启动了规模化布局计划, 以上海作为核心, 规划建设500兆瓦级深远海风电配套数据中心, 与此同时向粤港澳大湾区、环渤海等沿海区域输出成熟技术。苏洋表明: “临港模式已然验证得较为成熟, 我们会依托海上风电产业优势, 推动海底数据中心在东南沿海多个省市落地, 同时跟随中国海上风电优质产能出海, 把‘海风+算力’整套方案推向国际市场, 结合国产芯片、国产云服务, 打造中国算力基建出海的‘新名片’。”。
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