数据中心垂直制冷能效控制技术
国家重点推广的低碳技术目录
（第四批）技术简介
一、 技术名称：数据中心垂直制冷能效控制技术
二、 技术类别：减碳技术
三、 所属领域及适用范围：信息行业 数据中心
四、 该技术应用现状及产业化情况
随着我国云计算、大数据、人工智能、互联网、5G技术的迅猛发展，数据中心正呈现倍数增长。国内数据中心的能耗巨大，2018年中国数据中心总用电量为1608.89亿度电，预计2023年中国数据中心总用电量将达到2668亿度电。数据中心制冷系统占其整体总能耗的40%，而现有数据中心制冷系统监控架构信息孤立，且人为手动控制居多，导致系统制冷效率不髙。数据中心垂直制冷能效控制系统技术打破了数据中心制冷系统传统监控架构，借助现代AIoT技术实现精准制冷和能效提升。目前，该技术已在运营商IDC、主流第三方IDC、金融行业IDC等数十个制冷系统节能优化项目上应用。随着数据中心PUE要求日益严格，该技术在数据中心制冷系统节能方面的市场潜力较大。
五、 技术内容
1. 技术原理
数据中心垂直制冷能效控制系统是实现数据中心制冷系统能耗管理与运行控制于一体的制冷设施整体管控、数据分析平台技术。该技术改变了传统数据中心制冷系统动环加群控系统的割裂监测方式，将冷冻站数据、末端精密空调数据、机房环境数据及能耗计量数据全部打通，利用人工智能实现垂直数据融合、模型仿真和全局控制。该系统釆用最佳供水温度控制、冷机髙效区控制、冷冻水最优阻抗控制等核心算法，实现数据中心制冷系统髙效运行。
2. 关键技术
（1） 基于云计算和神经网络技术的髙效系统仿真技术
将不同地域、规模、上架率的数据汇集云端，利用神经网络技术分析挖掘，建立冷冻站、精密空调、机房温湿度、IT能耗联动仿真， 模拟计算能效。
（2） 基于人工智能的能效优化控制技术
对实时数据进行深度学习，获取针对制冷系统的优化节能运行策略和最佳运行参数，与传统能效控制设备相配合，实现全工况下数据中心空调系统节能优化控制。
3. 工艺流程
数据中心垂直制冷能效控制系统示意图见图1。
将数据中心制冷系统冷量流动全链路设备（冷源冷冻站T冷冻水输配系统一精密空调一机房冷热通道温湿度）进行整体监控及能耗数据釆集，实现全系统的协调、协同调节，优化能效，降低制冷能耗。实时将能耗数据、PUE数据与制冷系统运行数据进行人工智能大数据分析，获取关联性规律，发现能耗薄弱环节，优化能效降低PUE。
六、主要技术指标
1. 釆集精度：数据釆集底层架构性能优越，釆用嵌入式开源架构, 监控测点并发处理数＞500万，故障精准定位时间＜2s,复杂报表查询时间＜5s；
2. 控制精度：实现垂直制冷控制可提升数据中心冷热通道温湿度控制精度至±0.2℃；
3. 节能指标：实现制冷系统整体年节电率15%~30%,数据中心PUE降低5%~15%。
七、 技术鉴定及获奖情况
该技术已获得国家发明专利1项，实用新型专利7项，软件著作权1项。2016年通过了由四川省科技厅组织的科技成果鉴定；2018年获得SGS技术评定；2019年入选工信部《绿色数据中心先进适用技术产品目录（2019）》，同年入选中国电子学会《电子行业节能减排先进适用技术产品推荐目录（2019）》。
八、 典型用户及投资效益
典型用户：北京中金云网亦庄数据中心、鹏博士北京酒仙桥数据中心、光环新网北京房山数据中心、中国电信东莞樟木头数据中心、北京企商在线亦庄数据中心、多联元孙河数据中心。
典型案例1
案例名称：北京中金云网亦庄数据中心制冷系统节能改造项目
建设规模：数据中心空调系统冷冻站额定制冷量8000冷吨，精密空调数量400台。项目通过建立垂直制冷能效控制系统。
建设条件：数据中心已投入运营。
主要建设内容：对400台精密空调增加精密空 调能效控制器，对精密空调风机和表冷器水阀进行优化控制；对机房气流组织进行优化调试，解决机房热点或气流短路问题。
主要设备：数据中心垂直制冷能效控制系统软、硬件。项目总投资628万元，建设期为3个月。年节约制冷系统用电量700万kWh，年碳减排量42701CO₂, 碳减排成本为90~110元/tCO₂。年经济效益320万元，投资回收期约2 年。
典型案例2
案例名称：鹏博士北京酒仙桥数据中心制冷系统节能改造项目
建设规模：数据中心冷源分为东、西两个冷冻站，共设有8套制冷单元（3大1小），冷源总额定制冷量9715冷吨。该数据中心设有45个服务器模块间，共有368台精密空调。
建设条件：数据中心已投入运营。
主要建设内容：项目通过建立垂直制冷能效控制系统，将制冷主机、水泵、电动阀门、精密空调等纳入控制系统，实现冷量按需供给，提髙设备运行效率；对368台精密空调增加精密空调能效控制器，对精密空调风机和表冷器水阀进行优化控制；对机房气流组织进行优化调试，解决机房热点或气流短路问题。
主要设备：数据中心垂直制冷能效控制系统软、硬件。项目总投资523万元，建设期为3.5个月。年节约制冷系统用电量252万kWh，年碳减排量1540tCO₂,碳减排成本为210~230元/tCO₂年经济效益174万元，投资回收期约3年。
九、推广前景和减排潜力
预计未来5年，该技术预期推广比例将达到5%,项目总投资15亿元，可形成的年碳减排能力约55万tCO₂。
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