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

摘要：數(shù)據(jù)中心的能耗問題從未像今天這樣引起行業(yè)、全國甚至全世界的關注。在未來相當長的時間內(nèi)，數(shù)據(jù)中心能耗分析優(yōu)化不僅是數(shù)據(jù)中心重點研究對象，同時也是運維管理的重點難點。本文簡述了數(shù)據(jù)中心節(jié)能的意義，重點介紹了常用的數(shù)據(jù)中心節(jié)能措施，并以北方某數(shù)據(jù)中心為例說明常用的數(shù)據(jù)中心措施的優(yōu)點。首先對數(shù)據(jù)中心能耗結構進行分析，然后根據(jù)一線運維人員工作經(jīng)驗重點對除IT設備以外的兩大能耗較多的系統(tǒng)進行分析。

關鍵詞：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設備、電力設備、暖通設備耗電量、耗水量在急速增加。綠色數(shù)據(jù)中心的概念正成為一個數(shù)據(jù)中心條件。PUE是衡量一個數(shù)據(jù)中心能耗的關鍵指標，低PUE值得數(shù)據(jù)中心不僅給企業(yè)節(jié)省大量運維成本，同時也體現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心運維人員管理、技術的高水準。目前，全球先進數(shù)據(jù)中心PUE值在1.5以下，而我國許多數(shù)據(jù)中心宣傳PUE值在1.8左右，實則達到2.5。這反映出我們在數(shù)據(jù)中心的節(jié)能方面還有很多工作要做。

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

從數(shù)據(jù)中心電力消耗來看，數(shù)據(jù)中心屬于高耗能產(chǎn)業(yè)。在中國實行數(shù)字中國的今天，數(shù)據(jù)中心逐漸成為城市建設、發(fā)展中不可或缺的角色，我們期待著國內(nèi)同行從業(yè)者努力將PUE值降到無限接近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)暖通設備是主要的因素，同時也是容易實現(xiàn)能耗優(yōu)化的領域。但數(shù)據(jù)中心的其他領域例如供配電設備(UPS電源不間斷設備、變壓器、母排等)、日常照明、消安防設備、建筑結構體本身熱輻射等。

2.1供配電設備對數(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效率不是一個恒定值，它隨負載變化而變化。如圖1所示，UPS效率隨負載增加而提高。當負載在0%~30%時，UPS效率極低，所以一般不建議UPS在此區(qū)間內(nèi)運行；當負載在30%~70%時，UPS效率由85%上升到90%。當負載在70%~100%時，UPS效率恒定在90%左右。所以建議UPS負載穩(wěn)定在80%左右效果較好。目前在建大部分數(shù)據(jù)中心都采用多臺較小容量UPS并聯(lián)而不是單臺較大容量，UPS優(yōu)點有兩個：首先可以確保其中一臺UPS出現(xiàn)故障的情況下可以由其余承擔其負載，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－負載率曲線

2.2空調(diào)暖通設備對數(shù)據(jù)中心能耗的影響

據(jù)美國采暖制冷與空調(diào)工程師學會(ASHRAE)技術委員會9.9(簡稱TC9.9)統(tǒng)計報告顯示，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結語

近年來，我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)保持著良好的發(fā)展勢頭。運用大數(shù)據(jù)管理企業(yè)、治理國家提升了企業(yè)、政府的管理能力，大數(shù)據(jù)的發(fā)展、應用已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略高度。隨著大型數(shù)據(jù)中心不斷地發(fā)展，其內(nèi)部結構越來越復雜、設備功率越來越大。因此，無論從企業(yè)管理運營成本還是環(huán)境保護角度出發(fā)，我們都應該在現(xiàn)有條件下提出一套節(jié)能方案，實現(xiàn)最大化節(jié)約能源。數(shù)據(jù)中心節(jié)能應該貫穿數(shù)據(jù)中心的整個生命周期，應該根據(jù)不同階段、不同設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)過在運維一線摸索、實驗才可以得到的。這種節(jié)能的思想應該滲透到運維人員每一次操作、每一個角落，才能做到真正的節(jié)能。