摘要：信息社会对数据的需求越来越大，数据中心已经成为最重要的基础设施之一。 随着国家双碳政策的逐步推进，数据中心等能耗密度非常高的建筑也成为低碳行动的首要目标，甚至与传统高耗能行业并列，不少地区也纷纷投入对新建数据中心的能源利用效率（PUE）提出高要求。 原有老旧数据中心机电系统陈旧，需要进行能效诊断升级，改善PUE。 通过能效管理系统，研究数据中心的能源消耗构成，进行能效诊断，有针对性地提出节能改造的主要措施，提供节能降耗-减少数据中心绿色高效运行的优化思路，提高数据中心的能源利用效率。

关键词：数据中心； 能效诊断； 电能治理； 节能改造； 安科瑞李亚军；

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数据中心能效诊断是基于对数据中心整体能耗、IT设备能耗、制冷系统和配电系统能耗的分析，以及能效对标。 制冷系统的主要能效评价指标是制冷负荷率CLF，即数据中心制冷设备耗电量与IT设备耗电量的比值，电源负荷率PLF为数据中心供配电设备耗电量与IT设备耗电量之比。 数据中心PUE值也与这两个系数密切相关。 如图1所示：

图1 数据中心CLF、PLF和PUE的关系

只有 IT 设备消耗的功率（图 1 中的 E4）被认为是数据中心中“有意义的”功率。 因此，除了IT设备外，其他设备的耗电比例越低，数据中心的PUE值就会越好。 Acrel-8000数据中心能效管理系统主要从以上数据对数据中心的能效进行诊断，并给出有针对性的改造方案。

2 能效诊断

较早建设了一座数据中心，建筑面积约15000平方米，地上两层，一楼设有变配电房、电池房、冷水机房等电力及网络基础设施，以及运营商机房，如图2所示。二层主要设置12个机房，共可部署机柜约3000套，已部署机柜1500套。 供电系统配备110kV主变2台，10kV开闭站2台，10/0.4kV低压变配电室4台，低压变压器8台，总供电容量2万千伏安。 低压配电室配备UPS设备保障供电，末端共有70台安科瑞ANDPF精密配电柜为IT设备提供主备电源。

图2 数据中心平面图

Acrel-8000数据中心能效管理系统实现了数据中心从110kV变电站到末端精密配电柜的能源管理、设备监控、能耗分析全覆盖，如图3所示。主要特点包括：

电力监控：监控110kV变电站、2个10kV开关站、4个10/0.4kV低压变配电室配电系统运行情况，实现遥测、遥信、超限报警、故障分析、电力质量分析、运营报表等功能；

设备监控：监控柴油发电机组、变压器、UPS、电池组、精密配电柜、精密空调等设备的状态和运行参数，并提供异常预警和运行报告等功能；

能耗诊断：统计数据中心总能耗、IT设备能耗、制冷系统能耗、供电系统能耗、照明及办公能耗等分项能耗，并计算能耗指标如作为 CLF/PLF/PUE；

环境监测：监测数据中心温湿度、浸水量、电池房氢浓度等数据，超限报警；

运维管理：发布工单、巡检计划、工单跟踪管理等，辅助维护人员高效运维。

图3 Acrel-8000数据中心能效管理系统高压配电系统及精密配电柜监控

2.1 能效分析

系统调试运行一年后，系统发现数据中心的能源利用效率比较低。 系统数据显示，全年IT设备能耗占51%，制冷系统（冷冻水机组、空调末端、新风等）能耗占36%，供电系统（变压器、UPS、发电机、开关）占10%。 、照明及办公等约占3%。

PUE值约为1.96；

CLF约为0.71；

PLF约为0.2；

由于数据中心机电设备陈旧，缺乏有效的节能管控措施，能源效率和利用效率较低，落后于新建数据中心。

2.2 空调系统

数据中心大楼采用集中空调系统供冷，主要设备包括冷水机组、冷却塔、制冷泵、冷却水泵等。 通过系统可以发现，空调系统的水冷制冷主机常年不间断运行。 当定频制冷主机负载率为80%-90%，变频制冷主机负载率为60%-70%时，主机综合能效最高。 但是，在系统的运行和控制过程中，两台主机大部分时间并没有运行在较高的效率范围内。 夏、春、秋、冬季工况下，系统冷冻水出口温度保持在5℃不变能耗管理系统标准，不根据实际环境负荷变化进行调整。 系统在冬季没有充分利用自然冷源。

2.3 变配电系统

数据中心目前有 8 台变压器，每台来自两个 10kV 开关站。 变配电系统采用双路互备方式连接。 UPS系统为5个数据机房的服务器供电。 谐波是通过系统测量变压器的低压侧来发现的。 更严重的是，现场没有安装谐波治理装置。 UPS系统中大量电池单体性能不一致，内阻过大，会导致整个电池充放电发热，增加损耗，存在安全隐患。

2.4 照明系统

数据中心照明系统采用节能灯和筒灯。 公共区域和数据中心区域采用人工控制。 大楼的照明光源主要采用普通日光灯和筒灯。 控制方法也比较落后。

3 节能改造措施

3.1 充分利用自然冷源

当室外湿球（或干球温度）低于室内空调设计温度并达到一定值时，利用流经冷却塔的冷冻水或冷却水，直接或间接为空调提供冷量。空调系统消除室内冷负荷。 就是利用天然冷源。

3.2 空调机组的高效控制

完善机房设备参数监控，监测主机负荷率、冷却出水回水温度压力、室外湿球温度等参数，提供系统-广泛的中央空调系统优化运行平台。 自动调节制冷主机运行在高效区间，根据负荷变化实时调节出水温度，预计可提高冷水机能效8%左右。

3.3电能质量控制

由于数据中心的主要负载是IT设备，供电多采用UPS，制冷系统多采用变频设备，在工作过程中会造成谐波反馈到低压电网侧，严重影响配电系统的电能质量。 侧谐波畸变率达到50%，远超国家标准。 这也会导致电缆发热，增加功率损耗，影响开关电源的使用寿命，降低设备的性能。

每台变压器下安装500A有源谐波治理系统装置，集中管理。 型号为AnSin-500-MⅠ，自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，大大降低谐波失真和中性线电流。 保证供电系统安全可靠运行，同时降低系统损耗，如图4所示。

图4 集中管理设备

对一些谐波比较严重的电路进行就地补偿，比如选择中心的UPS出口进行前后波形数据对比，安装AnSin-300-B I型有源滤波器控制系统后，电压畸变率从6.32%下降2.05%，电流畸变率由28.94%下降到5.67%，改善了电网波形质量，如图5所示。

图5 壁挂式治疗装置

3.4 UPS电池监控系统

UPS供电系统是满足数据中心供电可靠性的核心部分，而电池是整个系统中最重要的部件之一，是整个供电系统的“最后一道屏障”。 当串中的某块电池因过充、过放等劣化时，电池内阻增大，会导致电池发热、鼓包等，进而导致电池安全性整体下降供电系统。 充放电损耗。

该系统在电池室增加了氢气浓度监测传感器。 当氢气浓度超标时，可启动排气系统。 同时加入了电池监控系统，对电池的电压、内阻和内部温度进行监控。 数据连接到 Acrel-8000 数据中心能效管理系统。 ，通过对电池系统进行科学的运维管理、监测和维护，及时发现隐患，从而客观上延长电池的使用寿命，保障供电安全，降低总成本所有权，如图6所示。

图6 电池在线监测示意图

3.5 智能照明控制系统

数据中心机房采用高效LED光源灯具替代原有的节能灯和筒灯，并增加了智能照明控制系统。 在楼道、电梯前室、卫生间等公共照明区域安装红外人体感应传感器，通过智能照明控制器进行控制，人来灯亮，人走灯灭。 集成整个数据中心照明的集中控制和状态监控，节省照明用电，见图7。

图7 智能照明控制系统示意图

3.6 光伏发电系统

数据中心的屋顶有很大的光伏组件安装面积。 通过增加光伏组件和逆变器，采用自发自用的方式，将多余的电力接入低压电网，为数据中心提供清洁能源供电，减少数据碳排放中心。 光伏组件吸收太阳能并转换电能，同时反射和折射太阳热量，在屋顶形成遮蔽结构，可最大限度减少阳光直射对数据中心造成的热量积累，有效降低建筑空调能耗夏季，进一步减少数据中心的空调。 能耗方面，光伏系统年发电量预计为40万千瓦时。

3.7 其他应用

除了能效管理系统和上述电能质量管理装置、电池监控、智能照明控制和分布式光伏，安科瑞的数据中心能效产品还包括高低压配电综合保护和监控产品，以及电能质量在线监测装置（A类）、智能小母线系统、精密配电柜、电气消防解决方案等。

4。结论

随着越来越多的新数据中心建成，政府对数据中心的要求也越来越高。 无论是新建的数据中心，还是运营多年的数据中心，都需要通过技术手段对数据中心的能效进行诊断。 找到节能空间，确定适合本项目的节能改造方式，从而提高数据中心的PUE值。 Acrel-8000数据中心能效管理系统，配合Acrel电力监控、电能质量监控与管理、电池监控、智能照明控制、分布式光伏等硬件产品，结合空调控制相关技术，助力数据中心提升能源效率效率，减少碳排放，建设绿色环保的数据中心。

在当前智能制造热潮下，不少企业都在筹划建设智能工厂。 那么湖南能耗监测管理系统厂家，智能工厂的规划应该考虑哪些核心要素呢？

1、智能化厂房设计

智能工厂的厂房设计需要引入BIM（建筑信息模型），通过3D设计软件进行建筑设计，尤其是水、电、气、网络、通讯等管线的设计。 同时，智能厂房应规划智能视频监控系统、智能采光照明系统、通风空调系统、智能安防报警系统、智能门禁一卡通系统、智能火灾报警系统等。

2、智能化生产线规划

智能生产线是智能工厂规划的核心环节。 企业需要根据生产的产品、生产线的生产能力和生产节奏，采用价值流图等方法合理规划智能生产线。 智能生产线的特点是：在生产装配过程中，可以通过传感器、数控系统或RFID自动采集产量、质量、能耗、设备性能（OEE）等数据。

3、精益生产

精益生产的核心思想是消除一切浪费，确保工人以最高效的方式进行协作。 许多企业采用U型生产线和装配线建立智能制造单元。 推进精益生产是一个持续改进的长期过程，应与推进信息化、自动化紧密结合。

4.制造执行系统

MES（制造执行系统）是智能工厂规划的重点。 MES是车间执行层的生产信息化管理系统。 与ERP系统连接，与现场PLC程序控制器、数据采集器、条码、检测设备相连。 设备。 MES旨在强化MRP计划的执行功能，执行生产计划，执行生产排程，实时反馈生产进度； MES系统需要引入生产作业调度功能，为生产计划和生产排程提供辅助工具，提高计划的准确性。

5、工厂智能物流

推进智能工厂建设，生产现场的智能物流非常重要，尤其是对于离散型制造企业。 在规划智能工厂时，重要的是尽量减少无效的材料处理。 按每个客户订单集中配送，通过RGV配送至流水线，省去了线边仓库。

6、生产质量管理

提高品质是工厂管理永恒的主题。 在智能工厂的规划中，生产质量管理是核心业务流程。 在生产管理信息系统建设过程中，质量保证体系和质量控制活动必须统一策划、同步实施，贯彻质量是设计的、生产的而不是测试的理念。

7、无纸化生产

在生产过程中，工件配备图纸、工艺卡、生产工艺记录卡、变更单等纸质文件作为生产依据。 随着信息技术的提高和智能终端成本的降低，在智能工厂的规划中，可以将信息终端普及到各个工位。 结合轻量级 3D 模型和 MES 系统，操作员可以在车站刷 RFID 卡。 HMI（Human- ）接受工单，接受图纸、工艺、订单等生产数据，能灵活适应生产计划、图纸、工艺的变化。

八、设备管理

设备是生产要素，充分发挥设备效能（OEE——整体设备效率）是智能工厂生产管理的基本要求。 OEE的提高标志着产能的提升和成本的降低。

9. 数据收集

在生产过程中，需要及时采集产量、质量、能耗、加工精度、设备状态等数据，并与订单、工序、人员等进行关联，实现生产过程全程可追溯。

10.能源管理

为了降低智能工厂的整体能耗，提高劳动生产率，尤其是高耗能单位，能源管理是非常必要的。 采集能耗监测点（烘箱、变配电、照明、空调、电梯、关键设备）的能耗及运行信息，形成能耗分类、分项、分区统计分析，并可统一进行能源调度与优化 能源介质平衡，以达到能源优化利用的目的。

11. 工业安全

企业在规划新厂房时，需要充分考虑各种安全隐患，包括机电设备的安全、员工的安全防护，以及安全报警装置、消防设备等安全设施的设置。

12. 数据分析与应用

通过大数据中心可以查询生产线上各种设备和仪器的状态，但大多数离散制造企业尚未建立生产监控和指挥系统。 数据是智能工厂建设的血液，在应用系统之间流动。 智能工厂在运行过程中，会产生设计、工艺、制造、仓储、物流、质量、人员等业务数据。 这些数据可能来自ERP、MES、APS、WMS、QIS等应用系统。 需要一个统一的标准体系来规范数据管理的全过程，建立数据命名、数据编码、数据安全等一系列数据管理规范，确保数据的一致性和准确性。