米兰官网-高能耗数据中心如何零碳运行？搬到水下！—新闻—科学网

最近几年来，人工智能（AI）、呆板进修、云计较和年夜数据技能出现出爆炸式成长态势，全世界数据处置惩罚需求呈指数级增加。数据中央作为数字经济的焦点物理载体，其能耗问题日趋严重。

1月5日，《天然综述-电气工程》于线发表了华南理工年夜学电力学院传授朱继忠团队与互助者的最新研究结果。他们提出了一种以海洋可再生能源为支撑的水下数据中央零碳运行架构，为高能耗AI基础举措措施的绿色转型提供了全新解决方案。

“这项事情是当前‘绿色AI’配景下的一次前瞻性摸索。”论文通信作者朱继忠对于《中国科学报》暗示，该研究初次体系性设计并论证了交融风能、光伏、海浪能及海水冷却的水下数据中央能源与热治理体系框架，验证了实在现“全天候零碳运行”的可行性，揭示出鞭策AI计较基础举措措施绿色化、低碳化的潜力。

《天然综述-电气工程》的审稿人对于这一研究结果赐与了高度评价。他们认为，该研究“于绿色计较基础举措措施设计方面提供了体系性新思绪”，兼具“冲破性技能立异及工程可行性”。

数据中央绿色转型刻不容缓

国际能源署（IEA）2025年4月发布的陈诉显示，2024年全世界数据中央的用电量约为415太瓦时（TWh，1太瓦时=10亿千瓦时），占全世界电力需求的1.5%。鉴在AI模子练习与推理对于算力的需求连续爬升，到2030年这一数字将增加一倍以上，到达约945TWh，相称在全世界总用电量的近3%。

能耗激增的暗地里是连续运行的高机能办事器集群、高速收集装备与海量存储体系带来的惊人电力需求，以和由此孕育发生的巨额散热负荷。传统的风冷、液冷等散热方式不仅耗损年夜量电能，还有形成为了“能耗-散热”恶性轮回。是以，怎样冲破电力供给与散热治理的两重瓶颈，实现“零碳运行”，已经成为全世界数据中央行业可连续成长面对的严重挑战。

“传统陆上数据中央若要年夜范围依靠可再生能源，将面对诸多底子性制约。”论文配合第一作者、年夜连理工年夜学副传授杨浩森阐发道，起首，可再生能源如风能及太阳能具备间歇性与颠簸性，而数据中央需7×24小时不变供电，这对于电网调治与储能提出了极高要求；其次，年夜型风景电站凡是位在偏远地域，与数据中央密集的都会区域存于地舆错配，输电损耗与基础举措措施成本昂扬；末了，陆上数据中央的冷却体系即便采用进步前辈技能，其能耗占比仍很是可不雅。

杨浩森指出，这些因素促使研究团队转换思绪，思索可否将数据中央部署于能源富厚且自然冷却资源足够的情况中。海洋，恰是一个抱负的场合。

构建多能互补的零碳体系架构

基在上述构思，研究团队设计出一种低碳、高效、智能协同的水下数据中央能源体系，并于模子与案例阐发中验证了其不变性、经济性及情况友爱性。

该构思的焦点是将数据中央模块部署在海底或者海上漂浮平台，直接使用广袤海洋储藏的风能、太阳能、海浪能等多种可再生能源举行供电，并借助低温海水实现高效天然冷却，从而构建一个近乎能量自给自足的闭环体系。

这一构思并不是平空想象。早于2022年，团队就于广东省基础与运用基础研究基金海优势电结合基金重点项目的撑持下，开展了年夜范围海优势电接入新型电力体系的协同优化调理研究，奠基了电力体系、海洋工程、热力学多学科交织的前期基础。这次结果的焦点冲破于在提出并具体论证了一套完备、可行、智能化的水下数据中央能源体系架构。

“咱们设计了一套集成海优势电、浮动光伏、海浪能及电池储能的能源体系，并辅以智能能源治理体系，实现了能源出产、存储、调配、冷却及碳排放的全生命周期优化。”论文配合第一作者、中国香港理工年夜学博士生董瀚江先容。

研究团队提出了三重冷却机制，包括海水换热、接收式制冷及电动压缩机制冷。海水换热使用海水的自然低温特征，为办事器举行开端散热；接收式制冷则进一步降低温度，确保办事器于相宜的情况下运行；电动压缩机制冷作为增补，于极度环境下保障办事器正常运行。这三重冷却机制彼此共同，于保障办事器运行温度不变的同时，最年夜限度地收受接管及使用废热，有用晋升了体系总体能效。

于体系靠得住性方面，团队一样举行了精心设计。思量到海洋情况的繁杂性及不确定性，团队设计了应急柴油机组及混淆冷却架构。应急柴油机组可以或许于极度气候、电池妨碍或者装备宕机等突发环境下迅速启动，为数据中央提供紧迫电力撑持；混淆冷却架构则可以按照差别工况矫捷调解冷却方式，确保体系的冷却效果不受影响。这些设计年夜年夜加强了体系的韧性，提高了水下数据中央于繁杂海洋情况中的应答能力。

“咱们成立了具体的数学模子并于模仿的海洋情况与典型数据中央负载场景下举行案例仿真阐发。”董瀚江说，“阐发成果验证了该架构于技能上的不变性、持久运营的经济性和相较在传统数据中央显著的碳减排效益。它素质上是一个实现了能源出产、存储、调配、冷却及碳排放全生命周期优化治理的智能体。”

从观点迈向工程实践

只管水下数据中央的蓝图使人振奋，但将其从理论架构推向现实工程运用，仍面对一系列需要霸占的技能与工程挑战，如海洋腐化、极度天气、维护难度年夜等。然而，从久远运营的角度来看，水下数据中央具备显著的上风。

研究团队暗示，这一构思可以勤俭年夜量地盘资源，防止因数据中央设置装备摆设而占用名贵的陆地空间。同时，借助海洋可再生能源及海水冷却技能，水下数据中央可以或许年夜幅降低电力成本，削减对于传统能源的依靠。更为主要的是，水下数据中央可以或许显著降低碳排放，为实现碳中及方针作出踊跃孝敬。

“跟着海洋工程、可再生能源及信息技能的成长，水下数据中央将成为将来绿色AI与数字经济基础举措措施的主要形态之一。”朱继忠指出，该体系最年夜特点于在最年夜化使用天然界的奉送——连续的海洋可再生能源及自然的低温冷却介质，险些不依靠陆上电网及化石能源，具有卓着的情况可连续性及地舆部署矫捷性。

“下一步，咱们规划开展小型原型体系的具体设计与仿真验证，并踊跃追求与能源企业、数据中央运营商和海洋工程公司的财产互助，配合摸索水下数据中央从试验室走向范围化运用的实际路径。”朱继忠说。

对于在水下数据中央设置装备摆设可能对于海洋情况酿成的影响，朱继忠认为“这是一个持久、体系的繁杂问题”。其团队提出的方案旨于最年夜化使用海洋可再生能源与自然低温海水，经由过程多能互补与智能体系实现近零碳运行。从设计道理看，体系依赖海水冷却及可再生能源供电，理论上削减了传统数据中央的温排水与碳排放问题。

只管云云，任何海洋工程都需周全评估持久生态影响，包括装备安设对于海底生态的扰动、质料腐化可能带来的污染危害和冷却历程对于局部水温的微量转变。研究团队于设计中思量了体系靠得住性与应急办法，但详细情况影响仍需经由过程后续原型实验与监测进一步验证。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s44287-025-00246-7