数据中心行业能耗现状与挑战 - 全球数据中心能耗巨大且增长迅速，2024年用电量约为415太瓦时，占全球电力需求的1.5%，预计到2030年将增长一倍以上至约945太瓦时，占全球总用电量近3% [1] - 数据中心高能耗主要源于持续运行的高性能服务器、网络设备、存储系统的电力需求及巨额散热负荷，传统散热方式形成“能耗-散热”恶性循环 [2] - 行业面临电力供应与散热管理的双重瓶颈，实现“零碳运行”是可持续发展的严峻挑战 [2] 传统陆上数据中心绿色转型的制约 - 大规模依赖可再生能源面临根本性制约：风能太阳能具有间歇性与波动性，与数据中心7×24小时稳定供电需求矛盾 [2] - 大型风光电站通常位于偏远地区，与数据中心密集的城市区域存在地理错配，导致输电损耗与基础设施成本高昂 [2] - 陆上数据中心的冷却系统能耗占比非常可观，即便采用先进技术也难以根本解决 [2] 水下数据中心零碳运行架构的核心设计 - 研究团队提出以海洋可再生能源为支撑的水下数据中心零碳运行架构，核心是将数据中心模块部署于海底或海上漂浮平台 [3] - 系统直接利用海洋蕴藏的风能、太阳能、波浪能等多种可再生能源供电，并借助低温海水实现高效自然冷却，构建近乎能量自给自足的闭环系统 [3] - 架构集成海上风电、浮动光伏、波浪能和电池储能的能源系统，并辅以智能能源管理系统，实现能源生产、存储、调配、冷却和碳排放的全生命周期优化 [3] 水下数据中心的冷却与可靠性设计 - 研究团队提出三重冷却机制：利用海水天然低温特性的海水换热进行初步散热，吸收式制冷进一步降温确保服务器适宜环境，电动压缩机制冷作为极端情况下的补充 [4] - 三重冷却机制相互配合，在保障服务器运行温度稳定的同时，最大限度地回收和利用废热，提升系统整体能效 [4] - 为应对海洋环境复杂性，设计了应急柴油机组和混合冷却架构，以增强系统韧性，确保在极端天气或设备故障时的电力支持与冷却效果 [4] 水下数据中心的潜在优势与验证 - 模型与案例分析验证了该架构在技术上的稳定性、长期运营的经济性及相较于传统数据中心显著的碳减排效益 [4] - 该构想可以节约大量土地资源，避免占用宝贵的陆地空间 [5] - 借助海洋可再生能源和海水冷却技术，能够大幅降低电力成本，减少对传统能源的依赖，并显著降低碳排放 [5] 水下数据中心的未来展望与挑战 - 随着海洋工程、可再生能源和信息技术发展，水下数据中心将成为未来绿色AI与数字经济基础设施的重要形态之一 [5] - 系统最大特色在于最大化利用持续的海洋可再生能源和天然的低温冷却介质，几乎不依赖陆上电网和化石能源，具备卓越的环境可持续性和地理部署灵活性 [5] - 从理论迈向工程实践仍面临海洋腐蚀、极端气候、维护难度大等一系列技术与工程挑战 [4] - 研究团队下一步计划开展小型原型系统的详细设计与仿真验证，并积极寻求与能源企业、数据中心运营商及海洋工程公司的产业合作 [5]