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数据中心能耗猛于虎

 近几年,随着互联网、物联网、云计算和大数据产业的加速发展,我国数据中心产业也进入了大规模的规划建设阶段。2011年到2013年上半年全国共规划建设数据中心255个,总机房面积约400万平方米。2015年数据中心的电耗为1000亿度,年耗电量超过全社会用电量的1.5%,相当于整个三峡水电站一年的发电量(2014年,988亿度电)。今天OSP君就跟大家聊聊能耗猛于虎的数据中心。


一、到底有多猛?

目前的数据中心主要是以高密度,大型化为发展趋势。据相关机构发布的数据显示,到2016年前后,超过100个机架以上的数据中心在整个数据中心市场中的占比将超过60%。这种大型数据中心的电力消耗弥巨,以3000个机架的数据中心为例,以每个机架平均功率如果按照3kW计算,其总负荷就将达到9000kW,也就是每小时9000度的耗电量;如此算来,全年的耗电量将达到78840000kWh,电费支出超过7800万元。如果再加上为此配套的空调,照明等其他设施的耗电量,电费将接近1.5亿。对于企业来说,是一笔非常猛的支出,甚至不堪重负。



二、能耗构成

数据中心能耗主要来源于IT 设备、空调系统、照明系统、供配电系统等。关于数据中心能耗构成的比例,国内外很多企业和学者都做了大量的调查与研究,典型数据中心能耗中,由服务器、存储和网络通信设备等所构成的IT 设备系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的约50%,空调系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的35%~40%。


三、四大能效指标

(1)PUE(Power Usage Effectiveness,电能利用效率)

PUE是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的综合指标,由Christian Belady 于2006 年提出,其计算公式为:PUE =PTotal / PIT。其中,PTotal 为数据中心总耗电,PIT 为数据中心中IT设备耗电。

数据中心机房的PUE 值越大,则表示制冷和供电等数据中心配套基础设施所消耗的电能越大。国外先进的数据中心机房PUE 值通常小于1.6,而我国的大多数数据中心的PUE 值在2.0~3.0之间,平均值则在2.5 以上,这意味着IT 设备每耗1 度电,就有多达1.5 度的电被非IT 设备消耗掉了。

(2)pPUE (Partial PUE,局部PUE)

pPUE是数据中心PUE 概念的延伸,用于对数据中心的局部区域或设备的能效进行评估和分析。pPUE1= (N1+I1) / I1

其中,N1+I1 为1 区的总能耗,I1 为1 区的IT 设备能耗。局部PUE 用于反映数据中心的部分设备或区域的能效情况,提高整个数据中心的能源效率,一般要首先提升pPUE 值较大的部分设备或区域的能效。

(3)CLF/PLF (制冷负载系数/供电负载系数)

CLF 定义为数据中心中制冷设备耗电与IT 设备耗电的比值;PLF 定义为数据中心中供配电系统耗电与IT 设备耗电的比值。CLF 和PLF 可以看作PUE 的补充和深化,通过分别计算这两个指标,可以进一步深入分析制冷系统和供配电系统的能源效率。

(4)RER(Renewable Energy Ratio,可再生能源利用率)

RER用于衡量数据中心利用可再生能源的情况,以促进太阳能、风能、水能等可再生,无碳排放或极少碳排放的能源利用。一般情况下,RER 是指在自然界中可以循环再生的能源,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。


四、主要节能措施



五、相关政策要求

数据中心领域的技术创新与节能工作刻不容缓,《工业节能'十二五'规划》中明确指出,到2015年,数据中心PUE值下降8%。《工业和信息化部、发展改革委、国土资源部、电监会、能源局:关于数据中心建设布局的指导意见》(工信部联通〔2013〕13号)提出从机房建设、主设备选型等方面降低运营成本,确保新建大型数据中心的PUE值达到1.5以下,力争改造后数据中心的PUE值下降到2以下。

在标准评测方面,2013年出台了《互联网数据中心技术及分级分类标准》、《互联网数据中心资源占用、能效排放技术要求和评测方法》等行业标准。

上海市改革与发展委员会、上海经信委和上海质量技术监督局于颁布了国内首个针对数据中心能耗管理的地方强制性实施标准——《数据中心机房单位能源消耗限额》DB31/651-2012。

2015年12月,住建部颁布了《绿色数据中心建筑评价技术细则》,为了绿色数据中心的设计、施工和运营指明了方向。


六、小结

我们可以从建筑节能、运营管理、能源效率等方面来提升一个数据中心的“绿色”性能,使得数据机房中的IT系统、空调、照明和电气等能取得最大化的能源效率和最小化的环境影响。数据中心能耗猛于虎,绿色数据中心才是数据中心发展的必然。



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