淺析我國數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的能耗及能效水平

淺析我國數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)能耗及能效水平

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要：伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入全面發(fā)展，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，信息化進程日益加快，我國數(shù)據(jù)中心的整體發(fā)展速度也非常迅猛。一系列實踐證明，數(shù)據(jù)中心的建立以及發(fā)展等具有非常重要的現(xiàn)實作用。為更好的突出數(shù)據(jù)中心的核心功能，充分全面的明確數(shù)據(jù)中心的能耗，同時切實有效的提升它的整體能效水平，更好的促進我國數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：我國數(shù)據(jù)中心；能耗；能效水平

0引言

在“互聯(lián)網(wǎng) +”的時代，伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面快速發(fā)展，我國數(shù)據(jù)中心的規(guī)模以及數(shù)量不斷擴大，相應(yīng)的它的覆蓋范圍以及輻射方向也得到了全方位的發(fā)展。為更好的推動我國數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，應(yīng)該科學(xué)全面的梳理與分析數(shù)據(jù)中心可能產(chǎn)生的能耗以及成本，依托于科學(xué)且高效的管控水平，行之有效的優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的發(fā)展以及應(yīng)用成效。

1數(shù)據(jù)中心概述

數(shù)據(jù)中心是一個聚集了大量服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等 IT 設(shè)備的場所，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理等業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺。從物理層次看，數(shù)據(jù)中心主要由 IT 設(shè)備、配電系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng) 3 部分構(gòu)成。在這些構(gòu)成內(nèi)容中，其中IT設(shè)備是非常重要的設(shè)備內(nèi)容，也是數(shù)據(jù)中心的核心內(nèi)容。依托于 IT 設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量、全面化的數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)傳輸共享等，還能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析以及研判等。IT 設(shè)備用于數(shù)據(jù)處理（服務(wù)器）、數(shù)據(jù)存儲（存儲設(shè)備）以及通信（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），是實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心功能的核心部分。在數(shù)據(jù)中心中，其他兩部分內(nèi)容更多扮演著輔助性的作用，其存在的目的在于保障 IT 設(shè)備高效穩(wěn)定的運行，確保數(shù)據(jù)中心始終處于良好的運行狀態(tài)中。在數(shù)據(jù)中心真正發(fā)揮作用的過程中，配電系統(tǒng)能夠滿足不同設(shè)備的用電需求，能夠保障數(shù)據(jù)中心的科學(xué)穩(wěn)定作業(yè)。同時，在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮作用的過程中，鑒于它的設(shè)備類型是較為多樣化的，極容易出現(xiàn)較高的溫度?？照{(diào)系統(tǒng)的作用，則能夠為數(shù)據(jù)中心進行必要的降溫通風(fēng)處理，以此來保障數(shù)據(jù)中心的安全運行。數(shù)據(jù)中心是信息時代的產(chǎn)物，是伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入全面發(fā)展而不斷發(fā)展演變的。在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展過程中，它經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。

在早期階段，計算機機房就是數(shù)據(jù)中心，當(dāng)然，此時的數(shù)據(jù)中心其作用以及功能都相對比較弱小。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器功能日益多元化，相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心的服務(wù)以及輻射能力也在不斷的擴大。在數(shù)據(jù)中心被廣泛應(yīng)用的過程中，它的能耗問題也日益引發(fā)人們的關(guān)注和重視。如何*大程度的降低數(shù)據(jù)中心的能耗，有效提升它的能效水平，是擺在人們面前的一道重要命題。

2數(shù)據(jù)中心目前發(fā)展現(xiàn)狀

在信息技術(shù)全面快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)中心的功能以及作用日益突出。一系列發(fā)展實踐證明，數(shù)據(jù)中心的科學(xué)持續(xù)發(fā)展，在很大程度上優(yōu)化了數(shù)據(jù)中心的功能，也推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。在現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)信息資源作為重要的物質(zhì)資源具有非常重要的社會價值，國內(nèi)各行各業(yè)業(yè)務(wù)處理對于信息技術(shù)的依賴性也在不斷的增加，這些都在很大程度上推動著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，同時也在很大程度上提升了數(shù)據(jù)中心的市場空間。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的發(fā)展現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1數(shù)據(jù)中心市場狀況

在“互聯(lián)網(wǎng) +”時代，社會各行各業(yè)對于數(shù)據(jù)資源的依賴性非常強，無論是在生產(chǎn)實踐，還是在生活實踐中，都迫切需要強大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，都依賴于廣泛的信息資源。正因為蓬勃發(fā)展的市場需求，才在很大程度上推動著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

第一，數(shù)據(jù)中心的投資規(guī)模持續(xù)增大。近年來，數(shù)據(jù)中心的投資規(guī)模不斷突破新的高峰，現(xiàn)階段已經(jīng)躍居到了千億級別。數(shù)據(jù)中心在運行過程中，對于相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)人才的需求是非常大的，無論是技術(shù)設(shè)備的投入，還是人力資源的投入，都需要龐大的資金來作為支撐。從日益增長的投資規(guī)模，可以窺探出數(shù)據(jù)中心的發(fā)展速度是非常迅猛的。

第二，數(shù)據(jù)中心的軟件服務(wù)的投資規(guī)模持續(xù)擴大。在數(shù)據(jù)中心初步發(fā)展的過程中，人們可能過分著眼于打造和完善它的硬件系統(tǒng)，比如相關(guān)的服務(wù)器、機房投資建設(shè)等?？梢哉f，在過去很長一段時間內(nèi)，硬件投資的規(guī)模是比較宏觀的。但是近年來，人們在享受數(shù)據(jù)中心帶來的便利的同時，也對數(shù)據(jù)中心的服務(wù)能力提出了更高的要求。在數(shù)據(jù)中心的投資建設(shè)過程中，當(dāng)前投資方向趨向于軟件服務(wù)能力等方面。

第三，數(shù)據(jù)中心與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展之間存在著必然的關(guān)聯(lián)性。數(shù)據(jù)中心的持續(xù)快速發(fā)展，離不開區(qū)域經(jīng)濟的帶動。正因為區(qū)域經(jīng)濟的高度發(fā)展，才使得各行各業(yè)的信息需求以及信息處理量是非常驚人且龐大的?？梢钥闯?，經(jīng)濟越發(fā)達的區(qū)域，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展速度越快，相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也越大。第四，數(shù)據(jù)中心同行業(yè)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性也較為緊密。從數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢來看，對信息資源依賴性比較大的金融行業(yè)、電信通訊行業(yè)等，它的數(shù)據(jù)中心較為完善。相反，一些傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)據(jù)中心則有待提升和優(yōu)化。

2.2 服務(wù)器銷售及應(yīng)用現(xiàn)狀

在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過程中，服務(wù)器是非常核心的設(shè)備，始終發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。從數(shù)據(jù)中心的投資建設(shè)規(guī)?？梢钥闯觯糜诜?wù)器的投資額度是非常驚人的?？傮w而言，現(xiàn)階段我國數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的應(yīng)用等級相對比較高，而且服務(wù)器的類型也較為多元化。從服務(wù)器的應(yīng)用以及類型等都可以看出，我國數(shù)據(jù)中心的發(fā)展水平。企業(yè)作為數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用主體，現(xiàn)階段越來越多的企業(yè)開始自建數(shù)據(jù)中心。但鑒于企業(yè)自身的發(fā)展規(guī)模以及服務(wù)器的數(shù)量等，大部分企業(yè)的數(shù)據(jù)中心都相對比較小，其功能也相對比較單一。相對較少的服務(wù)器以及相對較低的數(shù)據(jù)處理能力，容易造成數(shù)據(jù)處理的混亂無序，也容易產(chǎn)生不必要的能耗問題。

3簡述數(shù)據(jù)中心能耗與能效水平

數(shù)據(jù)中心在運行過程中，需要充分的能效支持，需要依賴于不同設(shè)備的共同作用，只有這樣，才能夠全方位推動數(shù)據(jù)中心的科學(xué)高效應(yīng)用，也才能夠更好的發(fā)揮數(shù)據(jù)中心的核心作用。為此，在實踐過程中，應(yīng)該充分全面的分析數(shù)據(jù)中心的能耗，同時，依托于科學(xué)的指標來精準客觀的評價它的能效，確保數(shù)據(jù)中心得以發(fā)揮真正的作用。

3.1 數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成及能效指標

數(shù)據(jù)中心在運行過程中，有所以來的關(guān)鍵設(shè)備以及輔助設(shè)備是較為多元化的，除服務(wù)器等關(guān)鍵設(shè)備外，可能還需要依賴于完善的配電系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)等。這些多元化的設(shè)備在運行過程中都容易產(chǎn)生較大的能耗。因此，科學(xué)評價以及概括數(shù)據(jù)中心的能耗，往往需要將不同設(shè)備整合起來，以此來精準高效的研判其能耗總和。在數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部構(gòu)成中，不同設(shè)備或者不同子系統(tǒng)的能耗量是存在著顯著的差異的。通常情況下，數(shù)據(jù)中心的 IT 設(shè)備是能耗量*高的部分，可以占到整個能耗的一半左右，同時，服務(wù)器的能耗也比較高。在評價數(shù)據(jù)中心的能效指標的過程中，行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者提出了多個評價指標，但綜合來看，這些不同的評價指標往往各自具備相應(yīng)的特點。在這些評價指標中，存在兩個較為直觀且科學(xué)的指標，一是電能利用效率，二是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率。依托于這兩個科學(xué)的評價指標，能夠綜合全面的研判數(shù)據(jù)中心的能耗量，能夠有效評價數(shù)據(jù)中心的能效水平。

3.2 數(shù)據(jù)中心能效水平的現(xiàn)狀

在數(shù)據(jù)中心的運行過程中，科學(xué)全面的評價與分析它的能效水平，具有非常重要的現(xiàn)實作用。為此，有必要依托于科學(xué)且精細化的能效指標，同時結(jié)合不同設(shè)備的各自特點以及運行狀況等，科學(xué)客觀的評價數(shù)據(jù)中心的能效水平。不同設(shè)備在運行過程中，為更好的發(fā)揮自身的功能和作用，都需要建立在一定的能量消耗的基礎(chǔ)之上。比如空調(diào)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心中主要起到通風(fēng)散熱的作用，那么它對電能資源的消耗是比較大的。為更好的評價空調(diào)系統(tǒng)的能效水平，有必要依托于電能利用效率指標來予以科學(xué)全面的評價。再比如 IT 設(shè)備作為數(shù)據(jù)中心的核心與關(guān)鍵設(shè)備，在實踐運行的過程中，同樣需要依賴于一定的電能資源。IT 設(shè)備在運行過程中，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)在房間內(nèi)，以此來保障數(shù)據(jù)中心的高效科學(xué)運行。因此，充分全面的分析與評價數(shù)據(jù)中心的能效水平，對于改善和優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的運行成效意義重大。

4安科瑞能耗統(tǒng)計分析（能源管理）解決方案

4.1概述

建立高效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

②排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導(dǎo)值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥能耗競爭排名：各個功能區(qū)能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強工作人員的節(jié)能意識；

⑦對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4.2平臺部署硬件選型

5結(jié)束語

在“互聯(lián)網(wǎng) +”時代，伴隨著信息技術(shù)的全面快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的社會價值越來越突出，數(shù)據(jù)中心的社會效用越來越重要。為更好的推動數(shù)據(jù)中心的發(fā)展及應(yīng)用，應(yīng)該精準全面的分析數(shù)據(jù)中心的能耗，同時，科學(xué)客觀的評價它的能效水平。

【參考文獻】

[1]郭豐.我國數(shù)據(jù)中心能耗及能效水平研究.產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2020.2（13）：48-48.

[2]王繼業(yè)，周碧玉，張法，等. 數(shù)據(jù)中心能耗模型及能效算法綜述[J]. 計算機研究與發(fā)展，2019，62（56）：1587-1603.

[3]胡進賢，周起如，谷國棟. 數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀與節(jié)能方向的探索與研究[J]. 電腦編程技巧與維護，2019，26（4）：33.

[4]董飛翔. 大型公共建筑能耗監(jiān)管與節(jié)能優(yōu)化信息化平臺研究[D]. 西安：長安大學(xué)，2017.

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版.

審核編輯 黃宇