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“新基建,新机遇”,云幕下的哈尔滨

“新基建,新机遇”,云幕下的哈尔滨

发布日期:2021-04-28 编辑: 点击:

月初召开的中共中央政治局常委会会议指出,要加大公共卫生服务、应急物资保障领域投入,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。这个倡议证明了两年来“数字中国万里行”将以数据中心为代表的中国数字化基础设施建设与早已取得辉煌成就的高铁等“传统”基础设施建设相提并论的前瞻性,本文也不妨再赶“热点”,结合去年夏天考察某数据中心的实录,在文末抒发一点关于“新基建”的浅见……

2019年7月底,我和中数智慧信息技术研究院副院长罗志刚受中国移动集团邀请,代表中国数据中心专家工作组(CDCC)加入中国移动集团数据中心星级评定联合专家组,先后奔赴黑龙江和内蒙古,考察中国移动哈尔滨和呼和浩特数据中心并参与星级评定工作。内蒙古电热幕   


评定办公现场内蒙古风幕机  

中国移动在全国范围内布局4+45云计算数据中心发展架构,设4个集中化超大型数据基地,自北向南依次是:中国移动(哈尔滨)数据中心、中国移动(呼和浩特)数据中心、中国移动国际信息港、中国移动南方基地;另有45个省级数据中心。这4个集中化超大型数据基地,位于北京北六环的中国移动国际信息港2015年我就去过,此次星级评定工作中参观了更北方的两个,三周之后又在2019数字中国万里行西南-华南线即将收尾的时候参观了历史最久的南方基地,也算是个小满贯吧。内蒙古空气能

规模规划姊妹篇

哈尔滨与呼和浩特两大数据中心是同期规划、开工建设的“姊妹”园区,规模相近,总体规划和技术路线也基本一致。譬如,都是基础设施总投资约120亿元,园区总规划方案由德国GMP企业中标,建设18栋仓储式数据机房,总规划机架数5.4万个(呼和浩特后有调整);一期工程3栋机房均于2016年投产,现在也都在建设二期工程。

中国移动(哈尔滨)数据中心园区全景,近处分别是一期工程的3座机房楼,和二期工程刚开工建设的2座机房楼(工地)。地块远端是同属一期工程的运营支撑中心、员工餐厅和宿舍。左侧地块分布有电信、联通等企业的数据中心,但规模相对较小

但是数据中心是个必须因地制宜的行业,起码这么大的项目,很难保证在不同的城市获得面积和形状都相当的地块。具体来说,哈尔滨园区地块形状狭长,已投入使用的运营支撑中心、员工餐厅和宿舍,与3栋机房楼分别位于两端,最远处相距约1.7公里,我的无人机飞越整个园区需要接近两分钟的时间。

作为中国移动通信集团企业投资建设的全国性数据中心、中国移动集团7大核心节点之一,位于北纬45°的中国移动(哈尔滨)数据中心,是中国移动全国大型数据中心布局中毫无疑问的最北端。

至少在我航拍当天,“云谷”之名实不虚传,无人机稍一高飞就凌云之上啦

“立足龙江,面向全国”。数据中心园区位于黑龙江省哈尔滨市哈南开发区的“中国云谷”,在“中国云谷”聚集的多家数据中心里所占地块最大——项目占地面积86万平方米,相当于120个“标准”足球场。

项目总投资约120亿元,建筑面积59.6万平方米,规划最终建设18栋机房楼和11栋生产辅助用房,总规划机架数5.4万个。同时还可以为用户提供办公、会议、培训、餐饮和住宿服务,实现了一体化、综合性运营服务。出口带宽3.2T,可根据业务增长随时进行扩容。

2016年初投产的一期工程总建筑面积为12.42万平方米,共有3栋数据中心机房楼(含3栋制冷站)、1栋变电站,2栋写字楼、1栋餐饮中心、1栋公寓,可承载9000个机架。每栋数据中心机房楼设有32个机房模块,每个模块90~110个机柜,每机柜功率3~10kW。

电力:供应充足,交直兼顾

以中国移动(哈尔滨)数据中心的狭长园区为中轴线,在靠近3座机房楼的一端,两侧分别有一个火电厂和两个变电站。不过,火电厂和园区没有什么关系,据说发电能力也满足不了园区的需求。

一期工程的3座机房楼和二期在建的2座机房楼,可以看到远处有个规模不算大的火电厂

园区外的两个变电站是国家电网直送的两路220KV真·双路供电,引入园区内的66KV变电站,再以10.5KV送入机房楼。从园区综合平面图来看,这样的变电站应该还会有3个。园区总设计电源容量45万kVA,目前已提供6.3万kVA。

几座红顶建筑都是变电站,近景为园区内的66KV变电站,中景和远景分别是两个220KV变电站

机房楼采用高可靠配电系统,高压侧和低压侧都是双路联络,系统无单点故障。设备供电有48V直流、336V高压直流和交流UPS三种,采用冗余配置,其中直流开关电源系统为1+1配置,交流UPS系统为3N配置。

高压直流设备

单机楼配备6个电力电池室,UPS配铅酸电池,高压直流分两种:分立式用大容量铅酸电池,组合式用磷酸铁锂电池。一个模组8000多块铅酸电池,3个机房楼就达2.6万块,再加上磷酸铁锂电池,一共6万多块电池。

每栋机房楼的柴发机房容纳10台2500KW高压柴油发电机组,9+1配置,机组启动时间<90秒,提供可持续应急发电,单油机室配备70立方米油料,可持续供电16小时以上;100立方米后备油箱可提供24小时后备发电用油保证,供电可靠性达到99.99%。

柴发(油机)室内MTU发动机与斯坦福发电机组成的柴油发电机组。园区很注重节约,柴发室内多套油机共用一套备用电瓶,置于车上方便共享

制冷:冰城馈赠自然冷源

每座机房楼旁边有配套的制冷站,包括一个设于室外的550立方米蓄冷罐。制冷系统的规划是每两个机房楼结成一组,制冷站相邻设置,中间有联通管道,空调系统互相备份,每座机房楼的制冷站(含蓄冷罐)既可以独立使用,也可以与相邻的制冷站“手拉手”供一个,还可以在初期负载没上来时2个结对的机房楼共用其中1个的制冷站,即1、1+1、1+0三种使用模式。

成对配置的制冷站和蓄冷罐,后者旁边绿地覆盖的地面下为地下蓄水池

单机楼制冷量6000RT(冷吨),两个制冷站共设置2000RT高压变频离心式冷冻机组5+1台,550立方米蓄冷罐2个,满足IT负荷30分钟不间断供冷。

从园区的规划来看,狭长的地块切为基本对等的两段,其中一段正好布置6×3座机房楼,每一列中的6座机房楼正好两两相对,便于制冷站及蓄冷罐的耦合

园区所在的哈南开发区号称“冰城云谷”,“云谷”已有照片和视频为证,“冰城”更是符合大家日常的认知。一年中大部分时间较为冰冷的气候给施工带来了困难,窗口期只有5~11月短短半年的时间,却也提供了更长时段的自然冷源。

制冷站内部,管线密集,排列有序

空调采用带自然冷却的集中水冷空调系统,全年至少8个月时间使用自然冷却技术,节能量40%,并设置了热回收系统,用于数据中心配套用房。在负荷50%的情况下,夏天PUE略超1.5,冬天可低至1.30以下。

B03机房楼正面,楼前绿地中间是其与B02的油库入口(这与制冷站的耦合规则似乎正相反),楼后是预计相当长一段时间内都会处于“落单”状态的制冷站

在冰封季节,室外的冷却水需要保持流动以避免结冰,三期项目也在考虑使用乙二醇溶液降低结冰风险。

机房:三种空调末端组合

一期工程的3座机房楼为轻钢结构仓储式数据中心,分为两层,每平米承重1~1.6吨,7级烈度抗震。钢结构的建设速度快,承重能力也很强,但是在黑龙江这么北的地方保温是个挑战,园区的二期工程已改为砖混结构。

钢结构的另一个问题是会屏蔽手机信号,据说最初如果有人关在机房里都难找到,后来加装了很多设备——毕竟是移动企业本司,联络问题解决起来还是很专业的

机房为无架空地板设计,采用热管背板、水冷前门、列间空调三种空调末端,根据各自的特性,有以下几个划分原则:

机柜尺寸:热管背板和水冷前门尺寸固定,都适配42U的标准机柜,其他尺寸的“非标”机柜采用列间空调;

机柜上方的热管管路

部署楼层:二层只用(当然一层也有)热管背板,因为要求水不进机房,以免漏水对楼下造成损害。水冷前门的前下方有50cm深的沟,以容纳水管兼作为应急排水沟;

隔笼里采用水管前门的机柜,注意机柜前下方

冷热通道:热管背板是在机柜后方工作,将热空气冷却后送回到机房空间,所以整个机房是冷通道;水冷前门正相反,整个机房是热通道,热空气由前门吸入冷却后送入服务器,据称在考虑以后改用水冷后门,这样与热管背板的布局就一致了。

水冷前门打开是服务器前面,热管背板打开是服务器后面(听着是不是有点像狒话)

列间空调吸入机柜后方排出的热空气进行冷却后送回到机柜前方,机房空间有冷热通道的划分。如果三期工程上微模块,列间空调也是很好的搭档。

功率密度:水冷前门单机柜冷量6.6KW,热管背板可以支撑每机柜10KW,列间空调可以根据机柜功率密度的需求增加安装数量。

一层使用热管背板的机柜,背板相对侧通道总有支柱

每栋机房楼32个模块,单机房100+个机架,一期工程共96个模块、9000个机架。电力扩容后,单机楼支撑的机架数量可以从3000架增至4000架。

客户&运维

整个园区于2018年6月1日正式运营,所以看到的设备都很新,“经常上新机器,一周7天,有3天在(给机柜)加电”。我在机房里看见了很多戴尔PowerEdge R740xd(2U)和R640(1U),都是2017年下半年推出的基于英特尔至强可扩展处理器(代号Skylake)的服务器,也证实了这一点。

一期入驻客户有alibaba、百度、银联、中国银行、中信银行、黑龙江省公安厅、360、爱奇艺、搜狐、中石油等。哈尔滨私有云资源池是信息技术中心业务承载的重要布局点之一,部署服务器2.2万台,目前承载了三大平台:人工智能(AI)、大数据(Big Data)、云计算(Cloud),未来将增加边缘计算(Edge)。承载业务包括:139邮箱、和彩云、和彩印等。

中国移动(哈尔滨)数据中心还有合建、定制数据中心业务,在半定制化中增加了机房精密空调制冷的选项。

园区设有2栋办公楼、1个餐饮中心、1栋宿舍楼。数据中心运维团队约150人,全专业、电信级维护队伍为用户提供7×24小时的售后保障服务,并与施耐德、HUAWEI共同开发了智能化管理系统。

中国移动(哈尔滨)数据中心是本地业内唯一通过Uptime M&O认证的数据中心,也在考虑Uptime的设计和建造认证,但出于周期较长等原因,预计三期有可能实施。

新基建:因地制宜待风电?

上周召开的中共中央政治局常务委员会会议上,强调要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设,包括5G 网络、数据中心等新型基础设施的建设进度,“新型基础设施建设”(简称“新基建”)立时成为热词,而大家从2018年发起“数字中国万里行”就已经将数字化基础设施看作中国基础设施建设的新阶段:

过去十年间,大家亲眼见证了中国基础设施建设取得的辉煌成就:高铁总里程世界第一,建造了众多排名世界前列的高桥、长桥,包括世界最长跨海大桥港珠澳大桥……高铁和各种桥梁,把大家更为紧密的连接在一起。这也是中国数字化基础设施飞速成长的十年。随着云计算、大数据、物联网的发展,新一轮信息技术革命持续升温,数据呈现出了爆炸式增长,数字化、信息化在十年间带动了巨大的社会和产业变革。数据中心作为数字化基础设施的核心节点,也得到了飞速的发展。

新基建中的数据中心“新”在何处?还没有看到很清晰的官方定义,但是更好的支撑互联网、云计算、人工智能等数字化科技创新,造福教育、医疗、社保等民生领域肯定是个中关键,而传统数据中心行业经常被人诟病的低利用率、高能耗等弊端也应得到不同程度的克服。

国内数据中心行业长期以核心城市为发展重点,这里面有其现实性和必要性,但是长期养成的习惯使得在非核心城市区域建设的数据中心,对于“因地制宜”这几个字的认识往往不够深刻。数据中心的网络条件和能源结构都与所在地点有密切的关系,也很大程度影响了其利用率与能效。

从这个角度可以看到从二层伸出的柴发排气管、配电室通往柴发室的管路,以及二期2座机房楼的地基建设情况,本狒也在镜头中……

以中国移动(哈尔滨)数据中心为例,从整体规划来看,各方面都满足超大规模数据中心的标准。但是,规划能否完成,以及多久完成,与客户入驻的情况直接相关,而这就很大程度上受到网络条件的制约。

不论是在中国移动还是全国的大型数据中心布局里,中国移动(哈尔滨)数据中心都可以说是最北端的一个,与廊坊形成跨区互备,但若用户位置再往南的话,其网络延迟在满足在线应用需求上将处于不利境地。附近地区的经济发展相对平淡,周边国家除了跨海相望的日本、韩国,要么地广人稀,要么经济更不发达,难以产生足够的本地需求。离线应用会不会是一个发展方向?需要解决的问题也很多。

离线应用的一个优点是耗能相对较少。哈尔滨地区的电价并不占优势,每天数十万元的电费是个不小的负担。中国移动(哈尔滨)数据中心采用多种余热回收手段节约能源,包括配电室余热(冬季)通过管路送热风到柴发室(避免低温启动)、给电池室加温(保证25℃最佳温度),机柜的热回收满足园区取暖需求。据称1400个机柜的热回收就够整个园区使用,能不能供给周边小区回馈市政,还要与政府协调。

另一个需要考虑的是清洁能源。由于能源结构和企业认知等问题,我国数据中心行业对风能、太阳能等可再生能源的利用水平不高。黑龙江及附近的蒙东、吉林等地都有千万千瓦级风电基地,但是长期以来我国的风电上网状况并不理想。如果在政策的支撑下,中国移动(哈尔滨)数据中心能够大力消纳风电资源,未尝不是个突破点。

个人认为,“新基建”中的数据中心一项,应将对可再生能源的利用列入考核范围。不过,这又是个系统工程,需要解决的环节实在太多。

仅就利用可再生能源一项,数据中心的新基建之路,任重而道远。

数字中国万里行

2018年,“数字中国万里行”正式启动,见证了互联网和云计算驱动下中国数据中心行业的蓬勃发展。2019年,“数字中国万里行”继续追踪中国数字化基础设施建设的新进程,展开“云数据中心之旅”、“金融数据中心之旅”以及“数字化转型之旅”,涉足京津冀、长三角、珠三角和西南地区等四大区域,触达金融、制造等行业,造访20家数据中心。2020数字中国万里行探访新基建之路的计划也已在酝酿中,有意加入大家参观路线的企业或个人可在本公众号后台留下联系方式。



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