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大数据中心走进『海洋时代』

我国首个海底数据舱测试归来

2021-01-20 10:45     来源:中国自然资源报     作者:祝桂峰
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“海底数据中心是什么?”“这么大铁罐在海里泡着如何维护?”110日,广东省珠海市虽受一股较强冷空气影响,气温明显下降,但在高栏港码头,依然抵挡不住人们对国内首个海底数据舱的好奇。

20201129日,海底数据舱在珠海市中海福陆码头完成布放。202118日回收上岸并进行数据分析。110日,在高栏港码头公开亮相。

“今天海底数据舱的首次亮相,标志着我国大数据中心走进了海洋时代。”北京海兰信数据科技股份有限公司(以下简称“海兰信”)副总裁徐坦介绍,海底数据中心以城市工业用电为主,海上风能、太阳能、潮汐能等可再生能源为辅,具有低成本、低时延、高可靠性和高安全性的特点。据测算,海底数据中心的故障率是陆地的1/8

海底数据舱的“秘密”

海底数据中心由岸站、海底光电复合缆、海底分电站及海底数据舱组成。海底数据中心主体结构为罐体结构,电气设备、冷却系统均布置在罐体内部;罐体顶部为海水冷却系统,主要包括海水泵和冷凝系统,冷却系统利用管道让海水直接通过服务器机架背面的散热器,然后排回大海。

据了解,圆筒形罐体是海底数据舱的“胎盘”,其密封性能是确保数据中心能否在海底正常运行的根本,罐体下沉至海底之后,将要长期承受巨大的海水压力,因此必须确保其制造的精度和强度。而冷却系统则是海底数据舱实现降温功能的“散热器”,是海底数据舱完成热交换的核心环节,其建造难点主要在于要在圆筒形罐体有限的空间内实现管路的设计优化。

2020年初,海兰信开始进军海底数据中心研发,联合中国船舶集团广船国际有限公司(以下简称“广船国际”)签署了海底数据中心项目战略合作协议。

20201129日,海兰信联合清华大学、中山广船国际船舶及海洋工程有限公司等合作伙伴,攻克数项技术难关,在广东省珠海市中海福陆码头成功完成我国自主研制的首个海底数据舱下水布放,开始进行相关水下性能测试。

202118日,数据舱海底运行约40天后,完成第一次打捞上岸并进行数据分析。数据舱样机为长5.76米、直(外)径3.05米的圆柱体结构,舱内装有4个机柜,单机柜功率35千瓦,相比传统陆上互联网数据中心(IDC)功率密度提高5~7倍,设计PUE(数据中心总耗能/IT设备耗能)值小于1.10。测试报告显示,该海底数据中心PUE值可达1.076,达到世界先进数据中心能效水平。

节约陆地资源且节能

相关数据显示,目前的大数据中心主要建设在陆地,年经济体量超过3000亿元人民币。大数据中心建设在陆地上需要占用大量土地,冷却时需要消耗大量的电能和冷却水资源,而中国沿海发达省市数据中心增长迅猛,导致相关资源矛盾尤为突出。

徐坦表示,推动科技创新,加强海洋空间利用,将沿海省市的数据中心布放到近海海域是一种科学有效的解决方案。

据了解,2015年开始,微软公司等就已在部署海底数据中心,将大量服务器安装在多个机架中的密封潜水器中,利用海洋中较低的水温,解决数据中心散热的难题,以节省大量能源和减少资源消耗。

海底数据中心项目是将服务器等互联网设施安装在带有先进冷却功能的海底密闭的压力容器中,用海底复合缆供电、并将数据回传至互联网;海底数据中心通过与海水进行热交换,利用巨量流动海水对互联网设施进行散热,有效节约了能源、资源。

同时,海底数据中心对岸上土地占用极少,没有冷却塔,无需淡水消耗,既可以包容海洋牧场、渔业网箱等生态类活动,又可与海上风电、海上石油平台等工业类活动互相服务。将数据中心部署在沿海城市的附近水域可以极大地缩短数据与用户的距离,不仅无需占用陆上资源,还能节约能源消耗,是绿色可持续发展的大数据中心解决方案。

徐坦说,海洋水下数据舱、海底IDC具备低能耗、低成本、省资源、多能互补、高可靠性、高安全性以及建设周期短并可模块化生产的优势。

目前,海兰信已与海南移动、联想信息等签署绿色数据中心(海底数据中心)战略合作框架协议,拟合作开展海南离岸数据中心方案论证。

海底数据中心前景可期

记者从110日举行的海底数据中心阶段性测试发布会上获悉,海底数据舱攻克数项技术难关,实现了高功率密度、高海水温度环境下低PUE值,解决了系统冗余、防生物附着、耐压密封、海水腐蚀等关键技术难题。测试期间,样机的各项系统均运行正常,没有故障发生。

清华大学传热与能源利用北京市重点实验室认为,海兰信海底数据中心以海水为自然冷源,基于分离式热管可实现在南方沿海高热地区数据中心的高效冷却;海底数据中心采用机柜级冷却技术,经小试样机实际入海运行测试,在海水温度低于25℃时,可维持舱体环境温度低于35℃,满足服务器运行要求;测试样机PUE达到了世界先进数据中心的能效水平。

专家学者表示,海洋水下数据舱等潜在市场需求广阔,是在“新基建”背景下,根据陆海统筹、集约用海需求,综合利用前沿海洋工程技术、大数据技术,布放在海底一定深度的标准化、模块化、高密度、绿色节能的数据中心基础设施。

据悉,未来3~5年,我国近海包括海南自由贸易港、粤港澳大湾区、长江三角洲、环渤海经济圈,将由地方政府、金融、企业、互联网用户协同建设系列海底数据中心项目,为互联网行业的高质量、可持续发展提供服务。

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