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2021-12-17

互联网企业的“双碳”之路:第一步先从云计算开始

从自身业务实践出发,汇量科技 Mobvista 技术 VP 兼首席工程架构师蔡超为我们分享,如何从云计算着手助力“双碳”目标实现。

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蔡超

集团首席工程架构师

碳达峰、碳中和——“双碳”目标的提出,受到社会各界的广泛关注。相较于高污染重工企业,互联网企业没有直接排放废气废水,但实际上他们也是隐形的碳排放巨头。互联网科技企业可以采取哪些行动思路和途径?从自身业务实践出发,汇量科技 Mobvista 技术 VP 兼首席工程架构师蔡超为我们分享,如何从云计算着手助力“双碳”目标实现。

“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和。”距离 2020 年中国国家领导人在联大一般性辩论上提出中国“双碳”目标的时间表以来,已有一周年。

一年来,碳排放权交易市场正式“开张”、推出绿色金融相关政策、加快气候变化立法……“双碳”工作已经逐步开始推进。在这样的趋势下,作为互联网科技企业,应该如何从自身做起,实现节能减排、助力“双碳”目标达成?可以从哪些领域、哪些路径入手?

 

传统高耗能行业减碳先行

科技企业不能置身事外

说到企业节能减排,我们首先便会想到传统高耗能行业。随着今年七月我国的碳排放权交易市场正式启动,电力,石化,化工,建材等传统高耗能高排放行业将成为该市场第一、第二阶段纳入的重点,这些行业会率先进入转型期。

碳排放权交易的开市,意味着这类企业也会面临一定的经营挑战——或是从市场上购买碳排放配额,或是进行转型。当然,挑战常常也伴随机遇:未来,碳交易有望成为一个巨大的市场,而对高能耗企业来说,如果能快速实现节能减排,企业便可在市场上出售自身剩余的碳排放权配额,从而进一步拓展了创收的途径。

然而,“减碳”并不仅仅是传统高耗能行业的课题。

也许有人认为,与传统能源企业相比,我们这些互联网科技企业所消耗、所生产的主要是虚拟的数据与产品,似乎自带“绿色”属性,碳排放与我们有什么关系呢?但事实远不是那么简单。

波士顿咨询公司(BCG)今年7月发布的报告《实现“小我”,追求“大我”:中国互联网与高科技企业的碳中和之路》称,未来科技行业的能源消耗占比将加速上升:2015 年全球科技行业的用电量约为 2370TWh,占全球总用电量的 11%。到 2030 年,这一数字预计将攀升至 8000TWh,占比将超过 20%。

所以,在未来的“减碳之路”上,互联网科技企业任重道远。

由于社会环境、监管政策等因素,海外的互联网企业在更早的阶段就开始面对碳排放问题。近年来,微软、苹果、亚马逊等科技巨头,纷纷制定了明确的碳中和目标。谷歌数据显示,截至2020年,其通过购买高质量的碳抵消方案,已经消除了运营历史中的全部碳排放(包括谷歌在 2007 年实现碳中和之前的所有运营排放)。此外,谷歌还承诺还将在 2030 年前,在其关键制造地区进行 5 GW 的无碳能源投资,同时帮助 500 多个城市每年减少十亿吨级的碳排放量。

目前,我们国内的企业也已经纷纷开始行动:百度已经宣称将在 2030 年实现集团运营层面的碳中和目标;腾讯、阿里也陆续宣布将启动碳中和规划。例如,阿里推出的“蚂蚁森林”向用户传达“低碳践行者”信息的同时,或许也可为企业未来参与碳交易助上一臂之力。作为科技企业,主动参与节能减排,履行企业社会责任,不仅能为企业树立良好的社会形象,也有望为企业带来更多的收益。

 

助力“双碳”目标

可从云计算着手

具体来看,互联网科技企业可以从哪些领域着手减碳?在我看来,云计算的重要载体——数据中心,或许是我们实现“双碳”的一块潜力巨大的试验田。

伴随着各类新技术大规模应用,数据存储、计算和应用需求大幅提升。前瞻研究院的数据显示,过去十年间,我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增,其耗电量在 2020 年突破 2000 亿千瓦时,约占全社会用电量的 2.71%。而在数据中心供电结构中,火电占比超过 70%。

诚然,数据中心是数字经济的重要基础设施,但我们也必须承认,它已经逐渐成为了“能耗巨兽”,并面临着碳排放的压力,我认为企业可以从“使用绿电”和“节电增效”两个路径着手,实现数据中心减碳目标。

1// 使用绿电

“使用绿电”,指的是企业数据中心调整其所使用的电力能源结构,采购和使用水电、风电、太阳能等可再生能源电力,间接实现减碳目标。

在这个路径上,已经有不少企业采取行动可供借鉴。例如,谷歌提出到 2030 年,其在全球范围内所有数据中心将以小时单位实现实时可再生能源供电(24×7零碳运营管理计划),以实现“全球运营范围全年总用电量维度下的 100% 可再生能源使用率”的目标。此外,微软也对其数据中心的备用电力系统进行了创新,并完成氢燃料电池的测试。我们国内的百度云计算(阳泉)中心则充分利用屋顶空间,成立了中国第一个太阳能云端数据中心,使用太阳能并网发电,直接为服务器供电。而从采购来看,阿里、秦淮数据、万国数据等企业的数据中心,也已经实现了较大规模市场化绿电交易。

2// 节电增效

“节电增效”,则是利用技术创新,提高数据中心服务器的使用效率、从根本上改变数据中心能耗高的问题,减少电力浪费所导致的无意义碳排放。我们可以从提高云商闲置资源的利用效率入手,为数据中心“节电增效”

为什么公有云上会产生闲置资源?由于“按需获取”(Scale on demand)是公有云的基本特性,为满足这一要求,云商必须针对不可预期的用户用量增长需求做出准备,因此在特定时间内,云商常常会产生闲置的过剩算力(Spot /竞价实例)。为利用闲置资源获得收益,云商会低价向企业出售这些资源,折扣通常可达一般算力资源(按需实例)的 90%左右。

但是,要让公有云上的闲置算力( Spot/竞价实例)得到充分利用,并非易事

首先,当使用私有云的企业业务增长、需要将部分服务扩充到公有云时,由于混合云管理的复杂性,常常令企业望而却步,从而难有机会用到公有云上的闲置算力。

其次,公有云闲置资源的低价并非“天上掉馅饼”——它们可能会随时被云商回收,因此被诸多用云企业视为“不够稳定”,避而远之,导致大量闲置算力实际上并未充分被利用和调度,因此,数据中心的服务器便会产生“空转”,持续耗费电力,造成能耗的巨大浪费。

目前,汇量科技通过自身的用云实践,已经逐渐探索出解决以上痛点的路径,在这里我们分享出来,以供借鉴:

首先,充分利用云原生技术屏蔽云基础设施的差异性、打造具有跨云特性的服务平台,让企业能够将所需的服务溢出到公有云上,并便捷实现混合云管理和部署。如此,不仅能让企业快速扩充服务,也使得企业有机会利用公有云上的Spot/竞价实例。随后,在公有云上,我们可以使用相应的云资源优化解决方案,在充分调用Spot/竞价实例的同时,保障服务稳定,从而在一定程度上缓解企业对闲置算力“中断”的后顾之忧。

可以看到,这种思路不仅能够帮助企业降低用云成本,更是提高了云商闲置资源的使用效率,让服务器告别“空转”,从而减少无谓的用电和碳排放。

那么,这种路径可以减掉多少碳?来看一个数据:

以企业需要100 台服务器为例,如能充分利用公有云上的 Spot 资源,可以将服务器利用率提高 20%,即相当于节省 20台服务器的使用量。

20台服务器能有多大的能耗?简单列一个公式:20台 1200W的服务器每日用电量为576度,再加上空调和 UPS,一天的用电量高达 844.8度。如果采用的是非绿色能源,相当于每天向空气中排放 663公斤二氧化碳。而以年为计算单位的话,总排放数字将达到 242吨。而一辆排量 1.6L 的轿车,每年行驶1万公里不过排放2.7吨二氧化碳。这意味着,通过提高云商闲置资源的使用效率,可减少相当于 89辆汽车的碳排放量。

汇量科技的探索,源于自身的成功用云实践,我们期望将自己的技术成果赋能更多企业,在帮助企业降低用云成本的同时,也能将闲置云端算力“变废为宝”、提高资源使用效率,让“能耗巨兽”一般的数据中心告别电力浪费及其所导致的无意义碳排放,从长远看,这一思路能够有效助力数据中心实现“减碳”目标、促进绿色经济发展。

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