模块化——未来数据中心建设最优解

发布时间:2022-12-01 15:30

在全行业推进碳中和的过程中，数据中心义不容辞，而“模块化”的建设方式，可以为数据中心建设层面实现碳中和提供强有力的支持。

今年2月，伴随着8大节点、10大数据中心集群的确立，“东数西算”工程正式启动。在数字经济蓬勃发展的当下，数据中心作为数字经济重要底层支撑，自然也步入了发展的快车道。

需要注意的是，为数字经济发展保驾护航的数据中心，现阶段依然无法摆脱高耗能的属性，其全生命周期的碳排放让人“叹为观止”。因此，在全行业推进碳中和的过程中，数据中心义不容辞，而“模块化”的建设方式，可以为数据中心建设层面实现碳中和提供强有力的支持。

数据中心规模化、集约化已是大势所趋

北京市政府早在2018年9月26日公布的《北京市新增产业的禁止和限制目录（2018年版）》即规定，“北京市全市范围内禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务中的数据中心（PUE1.4以下的除外），北京市中心城区和城市副中心一律禁止新建和扩建”；上海市经济和信息化委员会在2019年6月4日印发《上海市互联网数据中心建设导则（2019版）》将全市在空间上划分为“适建区、禁止区、限制区”，“禁止区”（即上海市中环以内区域）不得新建IDC项目；广东省于2020年9月1日起实施的《广东省5G基站和数据中心总体布局规划（2021—2025年）》规定，“广州、深圳原则上只可新建中型及以下的数据中心，省内新建的超大型、大型、中型数据中心原则上布局至9个数据中心集聚区。”……

从相关政策不难看出，未来北上广深得一线城市将进一步收紧数据中心市场，优化产业布局，提高准入门槛。

相较于北上广深等一线城市，宁夏、甘肃、贵州等地则出台政策鼓励、引导数据中心集约化、规模化、绿色化发展。

宁夏自治区人民政府发布《关于促进全国一体化算力网络国家枢纽节点宁夏枢纽建设若干政策的意见》指出，要“构建新型算力体系，打造一流数据中心集群”；贵州省人民政府办公厅发布《关于加快推进“东数西算”工程建设全国一体化算力网络国家（贵州）枢纽节点的实施意见》提出，推动数据中心向贵安新区集中，在贵安新区布局新建超大型、大型数据中心；甘肃省政府印发的《关于支持全国一体化算力网络国家枢纽节点（甘肃）建设运营的若干措施》明确，要建立统一的算力资源监测、调配、管理和运营机制，构建以庆阳集群为主体的全省一体化算力供给体系，打造面向全国的算力保障基地………

综上，我国数据中心产业发展已呈现出“两极化”发展，即：一线城市边缘化，绿色化，整合优化产业资源；西部集群城市，规模化，越来越多的大型、超大型数据中心将拔地而起。

科智咨询最新报告指出，在数字经济带动下，IDC市场规模持续扩大；“新基建”、“碳中和碳达峰”、“东数西算”作为传统IDC产业发展三大重点政策，引导产业向集约化、绿色化、高效化转型发展。

从现阶段我国数据中心发展状况不难看出，数据中心集约化、规模化发展已是大势所趋。首先，集约化建设数据中心便于应用高效集中式制冷系统，从而提高制冷系统效率，降低制冷能耗，进一步降低数据中心总体PUE值；

其次，集约化数据中心易于构建可再生能源、余热和储能的能源综合利用系统，从而提高数据中心电能使用效率和可再生能源占比，促进数据中心绿色发展；

再次，集约化建设有助于数据中心通过资源整合和算力调度等手段对数据进行集中处理，提高数据中心上架率和算力使用率，从而减少算力资源浪费和闲置，推动绿色算力产业发展。

模块化成为未来数据中心建设的“最优解”

模块化数据中心是基于云计算的新一代数据中心部署形式，为了应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器发展的趋势，其采用模块化设计理念，最大程度的降低基础设施对机房环境的耦合。

数据中心趋向与集约化建设已是不争的事实，对于数据中心集群内大型、超大型的数据中心而言，在建设层面如果能采用“模块化”，工厂预制，现场组装的方式，在大幅缩短施工周期的同时，预制化的模式还可以有效减少数据中心建设过程中的碳排放，从而在建设层面推进数据中心碳中和进程。

从现有“模块化”模式来看，主要可以分为三类，即：集装箱式数据中心、微模块数据中心、仓储式数据中心。

集装箱式数据中心

集装箱式数据中心是三类模块化数据中心“起源”最早的一类，其前身可以追溯到2006年Sun的“黑盒子计划”。2006年10月，Sun公司提出为了针对需要快速、有效地部署“无人值守”数据中心的企业，其创新性提出将运算、存储及网络设备“打包”，放在“集装箱”内；2008年，IBM也推出了集装箱式数据中心相关产品，并于第28届Gartner数据中心大会上展示了名为“Portable Modular Data Centre（便携式模块化数据中心）”的集装箱数据中心。

在互联网数据大爆炸的时代，集装箱式数据中心因其部署快、建设成本较低等特点，又一次受到了行业的广泛关注，尤其是在用户对大型、超大型数据中心需求愈发旺盛的当下，集装式数据中心可以实现短时间内大规模部署的特点，优势明显。

着眼国内，已有不少成熟的集装箱式数据中心的应用案例。浩云长盛在位于宁夏中卫的宁夏一号云计算基地算是大规模采用集装箱式建设方式的标杆案例。宁夏一号云计算基地采用集装箱式建设方式，将原本1~2年的建设周期，缩短至仅用时86天，大幅缩短了建设周期。

集装箱式的建设方式还为数据中心提供了高度定制化，以及灵活部署的能力。2021年，京东云为京东物流定制的集装箱数据中心在义乌“亚洲一号”正式上线。京东云AIO集装箱数据中心在建设和交付方面，可以在4~6周内在工厂完成生产制造，并在2-4天内完成现场安装调试，安装的地点灵活，室内室外均可安装使用。

集装箱式数据中心除了快速部署的特点，还具备可复制性、扩展性强，且可以大幅降低数据中心建设过程中的碳排放等优势。虽然集装箱式数据中心优点不少，但现阶段相较于传统建设模式的数据中心还存在一些问题。

首先，数据中心行业对于新技术应用较保守，用户的接受度还需要更多成熟案例来提升；

其次，集装箱式数据中心在“物理”层面的安全系数相较于传统建设模式较低，相较之下，更容易受到“物理”层面的威胁（如不法分子闯入、自然灾害等）；

第三，现阶段集装箱式数据中心尚处于发展阶段，行业标准化不够成熟，用户很容易出现被一家厂商“绑定”的风险；

第四，集装箱内部空间较小，提升了整体运维难度（此点需要自动运维、智能运维等新运维解决方案的推广应用方可解决‘参考黑灯工厂’）。

微模块数据中心

相较于集装箱式数据中心，微模块数据中心现阶段应用范围更广。微模块数据中心是将数据中心内部的设备模块化，像搭“乐高”一样，通过“拼接”的方式，组装起来。微模块数据中心主要由机柜、密闭通道、供配电系统、制冷系统、智能监控系统、综合布线和消防系统组成。微模块数据中心具有可快速部署、节能高效、简单可靠等特点。

用户可根据负载情况，动态调整负载所需的供电量和制冷量，避免了供冷及供电层面浪费情况的发生，实现IT设备与机房基础设施智能联动管理和精细化运营，从而降低成本，提升运营管理效率，推进了数据中心实现节能减排。

除了降低成本的优势以外，随着微模块产品标准化进程的推进，还能实现数据中心的“解耦”，让模块之间没有循环依赖, 让业务模块之间解除依赖。

现阶段，包括浪潮、华为、京东云等在内的多家IDC产业上下游企业均结合自身优势，推出了相应的产品及解决方案。

京东云近期发布了全新微模块数据中心，微模块数据中心包含配电、暖通、消防、监控、综合布线、机柜以及密封通道等功能模块，让用户可根据负载情况动态调整负载需要的供电量和制冷量，实现IT设备与机房基础设施智能联动管理和精细化运营，从而降低成本，提升运营管理效率。华为也于近日发布了全新的模块化产品——智能微模块6.0和小型锂电UPS解决方案。浪潮方面则是专注于整机柜的研发，以及整机柜的标准化、开源化推进……众多设备供应商的产品布局，立足于自身擅长的领域，推进模块化在数据中心中应用落地。

从现阶段的角度出发，模块化的用户接受度相较于集装箱式数据中心，用户接受度及认可度更高。毕竟微模块的方式并没有省去机房楼的土建，从物理层面相较于集装箱式数据中心，更加安全，且建设周期相较于传统数据中心更短。在笔者看来，微模块的建设形式将成为未来大型、超大型数据中心建设的主流模式。

仓储式数据中心

从规模上来讲，仓储式数据中心正好介于集装箱数据中心和微模块数据中心之间，通常1～2层的建筑结构，内部采用微模块形式或者集装箱形式进行，建设周期短，通常为12～18个月。

仓储式数据中心主要还是利用已建成的工厂、仓库等建筑，对其内部改造后，用于部署数据中心，仓储式数据中心解决方案，能够将客户闲置的仓库、厂房改造成数据中心，帮助客户降低投资成本，缩短交付周期，加快上市速度。

仓储式数据中心缺点也比较明显——耐用性差，且更多用于小型、中型数据中心，对大型、超大型数据中心并不十分适用（毕竟建筑面积大的，各方面均合适的废弃厂房不好找）。

综上，现阶段模块化数据中心建设方式主要有集装箱式、微模块，以及仓储式，综合来看，微模块数据中心应用现阶段最成熟，用户接受度最高，应用也最广。

方兴未艾

无论是集装箱式，还是微模块数据中心，都尚处于行业发展的初期，整个产业链尚处“萌芽”阶段，方兴未艾。

现阶段模块化数据中心主要面临问题有两个，首先，数据中心各个模块的定制化程度较高，标准化程度不足，许多模块化数据中心产品要求只能使用特定厂商的硬件或解决方案，用户很容易出现被一家或几家厂商高度绑定的情况。这点还需要市场的发展，以及标准化的推进方可解决。

其次，用户接受度是决定模块化数据中心能否长远发展的重要因素。众所周知，数据中心行业及用户对于新技术、新理念相对保守，就连早已在其他行业应用成熟的液冷技术，数据中心也是近两年才逐步推广，且推广进度并不理想。模块化数据中心能否耐用，是否能在物理、虚拟层面均能保障用户数据的安全，这需要未来供应商在技术、产品的研发方面下些工夫。

在数据中心规模越来越大，部署速度要求越来越高的背景下，笔者相信，随着技术的不断成熟，以及越来越多成功应用案例的落地，模块化的方式凭借其快速、低碳、低成本的优势，定能成为未来大型、超大型数据中心建设的最优解。

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