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大型数据中心AI水冷能耗调优

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成果主要完成人

刘毅,秦博雅,张雷,倪磊,杜为栋,孔琦璟,李会宾,汪亦超,孙玉佩

项目概况

随着全球数字化进程加速,数据中心能耗问题日益严峻,制冷系统能耗占比高达40%,传统人工调控模式存在响应滞后、能效失衡等痛点,年均PUE值普遍高于1.5。在“双碳”目标驱动下,企业亟需通过技术创新实现节能降耗与安全运营的双重突破。 本项成果“大型数据中心AI水冷能耗调优”以“机理驱动+AI赋能”为核心,构建“感知-建模-优化”全链路智能体系,攻克高动态环境下能效优化难题。针对调控粗放、风水协同低效、跨场景适配复杂等挑战,实现四大创新突破: 1)智能算法创新:首创DQN迁移强化学习算法,将源系统训练模型快速迁移至目标场景,收敛速度提升50%,实现冷却塔风机、水泵频率与冷机群组的最优协同; 2)数字孪生融合:基于动环监控系统和BA系统数据构建RMSE≤5%的高精度数字孪生模型,实时遍历10万+参数组合寻优,突破系统节能极限; 3)安全敏捷控制:采用主备服务器架构与“BA+AI”双优先级控制机制,结合冷量冗余动态管理,实现毫秒级故障切换(响应时间小于5分钟),保障100%无事故运行。 4)跨场景标准化:通过组态化策略配置与边缘计算轻量化部署,新机房上线周期缩短至30天,适配集中式、分布式及磁悬浮冷机等多类水系统配置。 以上海联通浦江云数据中心(5000机架)和上海联通周浦云数据中心(3600机架)为例,系统投运后实现: 1)能效提升:浦江制冷系统节能率16%(PUE从1.49降至1.45),周浦节能率15%(PUE从1.9降至1.7),年节电量分别达2350万度与32万度; 2)经济收益:浦江单月节费超10万元,周浦年节费24.3万元,运维成本均降低30%以上,设备寿命延长约20%; 3)安全可靠:动态安全边界设定与异常预警机制(准确率大于98%)实现零宕机,冷量冗余管理保障极端工况温湿度稳定。 本项成果为水系统数据中心提供可复制样板,通过“AI+数字孪生”双引擎驱动,推动行业从经验运维向预测式智能运维转型,赋能高耗能产业绿色升级。预计技术推广后,全行业年节电量可达百亿度级,减碳超千万吨,助力国家双碳目标加速落地。

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