淺析能耗分析系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗中的應(yīng)用-安科瑞潘麗

摘要：數(shù)據(jù)中心的能耗問(wèn)題從未像今天這樣引起行業(yè)、全國(guó)甚至全世界的關(guān)注。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)中心能耗分析優(yōu)化不僅是數(shù)據(jù)中心重點(diǎn)研究對(duì)象，同時(shí)也是運(yùn)維管理的重點(diǎn)難點(diǎn)。本文簡(jiǎn)述了數(shù)據(jù)中心節(jié)能的意義，重點(diǎn)介紹了常用的數(shù)據(jù)中心節(jié)能措施，并以北方某數(shù)據(jù)中心為例說(shuō)明常用的數(shù)據(jù)中心措施的優(yōu)點(diǎn)。首先對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后根據(jù)一線運(yùn)維人員工作經(jīng)驗(yàn)重點(diǎn)對(duì)除IT設(shè)備以外的兩大能耗較多的系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；節(jié)能；空調(diào)暖通；能耗優(yōu)化

隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷變大，數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備、電力設(shè)備、暖通設(shè)備耗電量、耗水量在急速增加。綠色數(shù)據(jù)中心的概念正成為一個(gè)數(shù)據(jù)中心條件。PUE是衡量一個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵指標(biāo)，低PUE值得數(shù)據(jù)中心不僅給企業(yè)節(jié)省大量運(yùn)維成本，同時(shí)也體現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員管理、技術(shù)的高水準(zhǔn)。目前，全球先進(jìn)數(shù)據(jù)中心PUE值在1.5以下，而我國(guó)許多數(shù)據(jù)中心宣傳PUE值在1.8左右，實(shí)則達(dá)到2.5。這反映出我們?cè)跀?shù)據(jù)中心的節(jié)能方面還有很多工作要做。

根據(jù)我國(guó)數(shù)據(jù)中心業(yè)內(nèi)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，一個(gè)面積在1000m2的機(jī)房，在沒(méi)有采取能耗優(yōu)化的情況下，其每年的用電量基本都在1700多萬(wàn)kWh左右。

從數(shù)據(jù)中心電力消耗來(lái)看，數(shù)據(jù)中心屬于高耗能產(chǎn)業(yè)。在中國(guó)實(shí)行數(shù)字中國(guó)的今天，數(shù)據(jù)中心逐漸成為城市建設(shè)、發(fā)展中不可或缺的角色，我們期待著國(guó)內(nèi)同行從業(yè)者努力將PUE值降到無(wú)限接近1。

數(shù)據(jù)中心主要耗能源

影響數(shù)據(jù)中心能耗的因素有很多，其中空調(diào)暖通設(shè)備是主要的因素，同時(shí)也是容易實(shí)現(xiàn)能耗優(yōu)化的領(lǐng)域。但數(shù)據(jù)中心的其他領(lǐng)域例如供配電設(shè)備(UPS電源不間斷設(shè)備、變壓器、母排等)、日常照明、消安防設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)體本身熱輻射等。

2.1供配電設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗的影響

數(shù)據(jù)中心的耗電量巨大，其中以UPS因電感產(chǎn)生很大的諧波，所以會(huì)有較大的電力損耗。提高UPS效率是數(shù)據(jù)中心在節(jié)約能耗方面需要研究的地方[1]。UPS效率不是一個(gè)恒定值，它隨負(fù)載變化而變化。如圖1所示，UPS效率隨負(fù)載增加而提高。當(dāng)負(fù)載在0%~30%時(shí)，UPS效率極低，所以一般不建議UPS在此區(qū)間內(nèi)運(yùn)行；當(dāng)負(fù)載在30%~70%時(shí)，UPS效率由85%上升到90%。當(dāng)負(fù)載在70%~100%時(shí)，UPS效率恒定在90%左右。所以建議UPS負(fù)載穩(wěn)定在80%左右效果較好。目前在建大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心都采用多臺(tái)較小容量UPS并聯(lián)而不是單臺(tái)較大容量，UPS優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：首先可以確保其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障的情況下可以由其余承擔(dān)其負(fù)載，確保了數(shù)據(jù)中心用電安全。其次，可以使UPS工作容量在30%以上，使得UPS效率增加，減小UPS損耗。

圖1 UPS工作效率－負(fù)載率曲線

2.2空調(diào)暖通設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗的影響

據(jù)美國(guó)采暖制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)技術(shù)委員會(huì)9.9(簡(jiǎn)稱(chēng)TC9.9)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，數(shù)據(jù)中心各部分的用電量分布大致如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)中心用電量分布

由圖2可知，空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗在數(shù)據(jù)中心所有系統(tǒng)中占比第二，達(dá)到31%，是UPS能耗占比的約3倍，因此，空調(diào)制冷能耗優(yōu)化空間較大、成效較快、節(jié)約成本較多。大部分企業(yè)將數(shù)據(jù)中心的能耗分析優(yōu)化集中在了空調(diào)制冷這一領(lǐng)域，優(yōu)秀的空調(diào)制冷能耗分析優(yōu)化方案可以很大降低數(shù)據(jù)中心能耗和PUE值。

安科瑞能耗統(tǒng)計(jì)分析（能源管理）解決方案

4.1概述

建立高效的能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，對(duì)建筑各類(lèi)耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績(jī)效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況，提高人員主動(dòng)節(jié)能的意識(shí)。

①　搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對(duì)各個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

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

③　區(qū)域能效比：實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對(duì)比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實(shí)現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對(duì)比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤　能耗評(píng)估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥　能耗競(jìng)爭(zhēng)排名：各個(gè)功能區(qū)能耗對(duì)比，實(shí)現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)工作人員的節(jié)能意識(shí)；

⑦　對(duì)能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢(xún)等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據(jù)；

⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測(cè)異常能源用量，對(duì)能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警，提高系統(tǒng)信息化、自動(dòng)化水平。

4.2平臺(tái)部署硬件選型

5結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭。運(yùn)用大數(shù)據(jù)管理企業(yè)、治理國(guó)家提升了企業(yè)、政府的管理能力，大數(shù)據(jù)的發(fā)展、應(yīng)用已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。隨著大型數(shù)據(jù)中心不斷地發(fā)展，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、設(shè)備功率越來(lái)越大。因此，無(wú)論從企業(yè)管理運(yùn)營(yíng)成本還是環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，我們都應(yīng)該在現(xiàn)有條件下提出一套節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)最大化節(jié)約能源。數(shù)據(jù)中心節(jié)能應(yīng)該貫穿數(shù)據(jù)中心的整個(gè)生命周期，應(yīng)該根據(jù)不同階段、不同設(shè)備狀況提出不同方案。

數(shù)據(jù)中心節(jié)能不是一蹴而就的，而是經(jīng)過(guò)在運(yùn)維一線摸索、實(shí)驗(yàn)才可以得到的。這種節(jié)能的思想應(yīng)該滲透到運(yùn)維人員每一次操作、每一個(gè)角落，才能做到真正的節(jié)能。