当今关键的数字基础设施行业面临两大压力：不断增长的数据需求和气候变化的实际影响。随着全球数据和数字基础设施规模的扩大，其必须以负责任的方式发展。为此，数据中心运营商正在采用双层能源可持续性战略。首先，他们致力于将能源使用与100%可再生能源相匹配。其次，他们正在尝试使用本地生产的可再生能源，实现全天候无碳运营。
此外，数据中心有很多方法可以减少碳排放、用水量、废物和能源损失。提高能源效率和减少热损失可以确保正常运行时间并节省能源。通过开发能够转向氢动力生态系统的电力系统，可以实现无碳能源。通过开发新的热配置并优化用水效率，可以减少用水量。
最后，能耗更低、易于升级、可回收或翻新的解决方案有助于减少数据中心的整体浪费。本文将探讨主机托管运营商可以采取哪些主动措施，以减少对碳基能源的依赖，并实现可持续发展目标。
数据中心清洁能源的趋势
当今，关键电力基础设施脱碳管理呈现出多种趋势。首先，在应对“自带电源”（BYOP）这一充满挑战的环境中，许多市政当局由于担心其碳足迹，正在抵制主机托管和其他数据中心。建立微电网或其他本地电源可以缓解这一挑战。
许多运营商也在部署节能运营模式，并使用其UPS（不间断电源）试行电网服务。运营商正在寻找减少柴油发电机启动的方法，并评估替代清洁能源，例如燃料电池、电池储能系统、现场可再生能源（风能和太阳能）以及其他无碳能源。
实现无碳数据中心的三个步骤
数据中心有多种选择来过渡到无碳未来。首先，他们需要将当前的能源使用与 可再生能源相匹配。其次，他们需要专注于提高利用率和效率。最后，他们必须摆脱以公用电力作为数据中心主要电源的局面。为了实现这一目标，他们可以探索以下策略。
提高 UPS 供电功率和效率、N+1 利用率和电力工程
Vertiv™ 大功率 UPS 有三种节能模式。第一种是双转换 (VFI)，即整流器和逆变器同时工作。这有助于实现高达 97% 的效率，并确保最佳电能质量。然而，它的效率低于其他两种运行模式。Vertiv 大功率 UPS 的 ECO 模式效率最高，可达 99%。然而，在 ECO 模式下，只有静态旁路为负载供电。操作员应仅在确信输入电源质量高且不太可能发生断电的情况下使用 ECO 模式。
Vertiv UPS 动态在线模式 (VI) 的效率高达 99%，且不受 ECO 模式的影响。通过利用动态在线模式，操作员可以保持逆变器运行并滤除谐波，从而改善电能质量。开启逆变器但不输出电力，可确保负载的电能质量，同时提高整体能效。
运营商还应选择能够使设备以 100% 额定容量运行的设备供应商。运营商不再需要运行 2N 架构（即以 50% 的最大利用率运行，所需 UPS 数量翻倍），而是现在可以将每台 UPS 的利用率提升到 100%。这是通过将负载划分为需要最高可用性的负载和可以承受较低可用性的负载来实现的。当备用架构中的 UPS 离线时，其余模块将以超过其额定容量运行，同时运营商会同时降低或削减可以承受较低可用性的 IT 负载。
运营商还应选择能够使设备以 100% 额定容量运行的设备供应商。运营商不再需要运行 2N 架构（即以 50% 的最大利用率运行，所需 UPS 数量翻倍），而是现在可以将每台 UPS 的利用率提升到 100%。这是通过将负载划分为需要最高可用性的负载和可以承受较低可用性的负载来实现的。当备用架构中的 UPS 离线时，其余模块将以超过其额定容量运行，同时运营商会同时降低或削减可以承受较低可用性的 IT 负载。
在数据中心采用锂离子电池
根据Omdia的最新研究，预计2023年和2024年， 锂离子电池和铅酸电池将在UPS电池市场中占据同等份额。Omdia预计，2024年后锂离子电池的普及速度将更快。锂离子电池比铅酸电池占地面积更小，使用寿命更长，两者之间的价格差异也已大幅缩小。
然而，如果运营商希望将UPS不仅用作备用电源，还将其用作 能源中心，则必须使用锂离子电池。为了提供频率调节、调峰以及更广泛的电网服务，UPS电池的用途将不再仅限于标准备用电源。这些服务需要电池监控和更高的充放电循环次数，而锂离子电池可以实现这一点，但VRLA电池则无法实现。
关键电力系统的价值工程
最后，运营商可以对关键电源系统进行价值工程。消除关键电源系统中组件级冗余有助于降低成本、提高系统效率，从而减少年度用电量。通过将UPS额定值与所用的断路器匹配，可以释放额外的容量。通过允许设备运行温度升至设备能够承受的可靠性范围，可以避免UPS过冷。
隐含碳和生命周期评估（LCA）
隐含碳和生命周期评估 (LCA) 是评估产品环境影响时需要考虑的两个重要因素。隐含碳是指产品在其整个生命周期内生产、使用和处置过程中产生的碳排放总量。这包括生产、运输和其他与产品制造相关的活动所产生的能源排放，以及产品报废处置时产生的任何额外排放。
生命周期评估 (LCA) 是一种用于量化和评估这些环境影响的工具。LCA 分析产品在整个生命周期（从原材料提取到处置或回收）中制造、使用和处置相关的潜在环境负担。对于致力于实现可持续发展目标的托管数据中心，LCA 可用于识别在能源效率和设备优化等领域的潜在改进机会。
通过了解数据中心内的每个组件如何影响碳排放水平，运营商可以制定有效减少消耗并满足长期可持续发展目标的策略。
实现无二氧化碳排放运行的途径：燃料电池集成用于备用电源和主电源
在一段时间内，数据中心仍将依赖柴油发电机。但下一步将是使用燃料电池等可再生能源取代柴油发电机。 氢燃料电池技术 是一种生产清洁能源且不排放二氧化碳的创新方法。燃料电池可以通过将空气中的氢气和氧气发生反应来发电，该反应的唯一副产品是电能、热能和水。这使得燃料电池成为寻求可靠无碳能源解决方案的数据中心的理想之选。
氢燃料电池的工作原理与传统柴油发电机类似，但也存在一些重要区别。首先，由于无需燃烧即可发电，因此运行几乎无声，振动极小，从而消除了柴油发动机的一些噪音隐患。此外，由于采用非燃烧设计，氢燃料电池所需的维护成本也更低，无需定期更换机油或滤清器。最后，由于其效率高且长期运营成本更低，与传统系统相比，氢燃料电池系统能够显著节省成本。
然而，氢气不像柴油那样容易获得。在氢燃料电池成为标准备用电源或主要电源之前，行业需要先准备好氢能基础设施。目前，可以利用天然气燃料电池为负载供电，并允许运营商使用燃料电池作为主要电源，电网作为备用电源，从而实现能源独立。
为了实现零排放、无碳能源，运营商不仅需要使用燃料电池作为主要电源，还需要可再生能源作为负载的主要电源。在任何情况下，UPS 仍将发挥积极作用，即能源中心的作用。
数据中心碳中和的额外好处
这些变化以更加可持续的目标为驱动，为主机托管公司提供了额外的好处，这些好处应该纳入他们的决策过程。
扩大容量：
运营商可以提高其关键电力系统的利用率，并扩大其站点的可用电力容量，从而抵消对新容量的需求。
降低成本：
现在可以通过电力系统优化来降低现有部署的运营成本。随着本地清洁能源成本的下降，运营商除了考虑空间、效率和占地面积之外，还可以基于能源成本进行优化。
提高位置灵活性：
一些城市和公用事业公司已经限制了数据中心的电力供应，这种趋势未来可能会加剧，并限制供应商在有需求的地方设立数据中心的能力。通过实现能源独立，托管服务提供商将能够灵活地在关键的一级和二级市场设立数据中心，减少对当地公用事业公司的依赖。
关于最大限度地利用无碳能源的总结
总体而言，向无碳数据中心转型不仅有利于环境，而且还能带来运营和财务优势。通过将氢燃料电池等可持续技术整合到其关键基础设施中，运营商可以减少对传统碳基能源的依赖，同时满足其年度 PUE 目标。
此外，这些系统效率高，能够长期节省成本，并且维护需求远低于燃烧型燃料。此外，减少对碳基燃料的依赖在短期内也是一种竞争优势。投资可持续解决方案将有助于运营商在竞争中脱颖而出，同时彰显其对可持续发展目标的承诺。
考虑到所有这些好处，任何希望减少对碳能源依赖的主机托管数据中心都应该认真考虑实施无碳战略。
与 Vertiv 这样具有前瞻性和创新精神的基础设施合作伙伴合作，您将能够利用成熟的技术，立即迈向零碳未来。Vertiv 随时准备与主机托管运营商合作，帮助他们减少或消除对碳能源的依赖。
欲了解更多信息，请参阅我最近的网络研讨会： 为无碳未来做准备：托管服务提供商可以采取哪些措施来减少对碳基能源的依赖。
要了解数据中心关键基础设施思想领导力的最新动态，请参阅我们最新的网络研讨会系列“工程师前沿”，我们的专家演讲者将在其中讨论液体冷却的好处、预制模块化解决方案的优势以及如何通过电网互动式 UPS 实现收入最大化等主题。
