安科瑞鹏海生

一八三 - 二一九零 - 零九二七

摘要：数据中心具有高耗能和高耗能标签，能耗问题越来越受到关注。 随着现阶段数据中心的快速发展，降低能耗变得非常重要。 为解决高能耗问题，从能源消耗的构成入手，分析阐述数据中心能耗的节能技术和措施，探索在数据运行中有效实现绿色能耗的方法中心。

关键词：数据中心； 高能耗； 节能减排； 能效指数

0 前言

近年来，我国经济发展迅速，信息化建设力度也不断加大。 在此形势下，数据中心的发展已经到了飞速发展的阶段。 随着数据中心的快速发展，高能耗问题尤为突出。 因此，研究如何降低数据中心的能耗具有重要意义。

1 数据中心能耗现状及问题

数据中心有着高能耗的标签上海办公 能耗管理系统，是实现绿色节能的重点关注对象。 根据资料中的统计和记录，目前国内机房的用电效率基本在2~2.5的范围内，大大超过了标准机房的基准值。 这一现象表明，在机房运行过程中，约有60-70%的总能耗用于空调和制冷设施（表1）。 而公司数据中心机房年平均用电效率为1.21。 美国惠普新一代数据中心体验中心机房夏季PUE值可达1.6~1.7。

表1 数据中心机房标准能耗分布表

图1 现有机房数据中心能耗构成

现阶段核心问题是数据中心的高能耗，高能耗带来的成本超过整个机房运维成本的50%。 目前，对能源的需求也在不断增加。 如图1所示。

2 数据中心耗能设备构成

(1)数据中心机房内的IT设备种类繁多，主要用于数据中心所使用的应用系统的运行。 如表2所示。

表2 数据中心机房IT设备分类

(2)制冷设备：为控制机房环境的温度和湿度，保证设备的正常运行，如表3所示。

表3 数据中心机房制冷设备分类

(3)供配电系统：供配电系统主要为数据中心内各种设备的正常运行提供电压和电流，保证使用过程的安全可靠。 供配电系统通常由变压器、配电柜、发电机、不间断电源、蓄电池、柜式配电装置等设备组成。

（4）其他设备：主要包括照明、视频安防、消防设备及相关机房环境监控系统等。

3 影响机房能效的主要问题

(1)机房制冷效率低。 机房的设计和布局会对温度场和气流组织产生很大的影响，而制冷资源却没有得到有效利用。 图 2 显示了计算机房的热岛效应。 为了解决这个问题，绝大多数机房都采用了增加制冷量的方式，这实际上导致了更多的能源消耗浪费。

图2 机房热岛

（2）IT设备用电利用率低。 在完成同样的工作量的情况下，IT设备耗电量太大。 此外，服务器的大部分功耗都被外围配件消耗，只有少部分电量用于计算和处理。

4 节能分析评价指标模型

4.1 电源利用效率（PUE）

广泛而常用的PUE（Power ）是美国提出的PUE（Power Usage）。 该参数如下：

其中， 是指数据中心的总能耗，是指数据机房IT设备的能耗。

4.2 Local power （，局部电力利用效率）

另一个指标主要是评价分析机房局部区域的能耗和效率，即局部PUE。 局部PUE主要用来反映机房内部一些重要设备或区域的能耗情况。 与整体PUE相比，其值可能更大也可能更小。 即区域监测和统计。 因此，要想提高机房的能耗效率，可以从局部入手，首先提高局部能耗，即提高pPUE值。 该指标参数适用于容器、微模块数据中心等场合。

4.3 制冷负载率和电源负载率

这里所说的冷负荷系统简称CLF：是数据中心制冷设备耗电量与IT设备耗电量的比值。 另一种供电负荷率简称PLF：是数据中心供配电系统的用电量与IT设备用电量的比值。 冷负荷系统和供电负荷率可视为电能利用效率的深化部分。 通过这两个指标，可以进一步分析能耗。 可作为能耗的辅助分析。 因此，为提高电能的有效利用率，还提出相应的修正措施：

即PUE=CLF(Load)+PLF(Power Load)+1（公式2）

4.4 可再生能源利用率RER (Ratio)

这里所指的可再生能源使用率（RER）：可再生能源提供的电量占数据中心总用电量的比率。 这里所说的可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能和海洋能。 可再生能源不仅环境友好，而且资源丰富、分布广泛，是未来发展的方向。 可再生能源的利用率可以用来平衡数据中心对可再生能源的使用，从而达到节能环保的目的。

五、节能方向探索

5.1 数据中心建设推荐的经济型PUE

图3 PUE曲线

如图 3 所示。数据中心受到可用性要求和低 TCO 要求的限制。 目前国内数据中心用电效率较高，推荐用电效率范围为1.8-1.6。

5.2 数据中心节能的三个方向

(1) 为提高机房节能水平，从基础IT设备节能入手，采用低能耗主设备是机房节能措施中的关键一步。 关键因素是IT设备的能耗在数据中心机房能耗中占有重要地位。 与此同时，PUE标准也逐渐被人们所采用。 随着PUE标准的推进，IT设备能耗占总能耗的比重也将越来越大。

(2)空调设备节能

选择采用空调系统节能综合解决方案，对提高数据中心机房的节能效果有很大帮助。

(3)供电系统节能

选择采用更高效的供电系统，也能大大提升数据中心的节能效果。

5.3 能耗数据分析

通过能耗数据分析，提高主要耗能设备的能耗效率。

(1)多层次、多维度的能耗分析

综合能效评价，包括PUE值、单位业务量电耗、单位面积电耗等 设备能效评价，包括主要设备能效、电力系统能效、空调能效等 影响分析因素，包括室内外温湿度、业务量等因素对能耗的影响。

(2)利用聚类算法分析实现节能

1) 可以对同一类别的设备进行分类，同时发现能耗异常的耗能设备； 2) 对影响因素进行聚类分析，不断调整因素的取值，进而得到最优能耗方案 确定该因素的取值； 3）同时对多个因素进行聚类分析，对比发现不同因素对能耗的影响； 4) 递进聚类分析，通过递进推理分析影响因素，确定主要能耗因素。

(3)分析能耗数据，建立能耗标准模型综合考虑能耗预测模拟、能耗报警、能耗动态优化三个方面，建立能耗标准模型。

6 安科瑞能耗统计分析（能源管理）解决方案

6.1 概述

建立高效的能耗监测管理系统，实时测量建筑物内各种用能设备的能耗数据，并对采集到的数据进行统计分析。 可以合理确定各地区建筑能耗的经济指标和绩效评价指标，发现能源使用和能源浪费的规律，提高人员积极节约能源的意识。

① 构建数据中心智慧能源管理系统的基础框架，对能源消耗的各个环节进行实时监控；

②碳排放数据：通过系统可实现建筑单元人均能耗分析（包括水、电、能），实现低碳办公数据；

③区域能效比：实现建筑单元内区域能耗比较，便于能耗评估；

④同期能效比：实现同年、同期、同区域的能耗对比，方便分析节能数据；

⑤能耗考核管理：根据能耗定额标准约束值、标准值、指导值对单位面积能耗和人均能耗指标进行分析；

⑥ 能耗竞争排名：比较各功能区能耗，实现能耗排名，增强员工节能意识；

⑦ 对能耗数据进行综合分析、统计、打印、查询等功能，并可根据能耗监控管理系统的需要选择打印不同样式的报表。 为能耗运行管理部门提供可靠依据；

⑧ 能耗数据采集，随时查询，并根据采集到的数据进行统计分析，监测异常能耗，对能源智能表故障进行报警，提高系统信息化和自动化水平。

6.2 平台部署硬件选择

7结语

本文系统地介绍了数据中心相关研究的进展。 IT设备和制冷设备的能耗是数据中心机房的高耗能设备，也是数据中心能耗高的关键因素。 如何优化它还需要更多的研究。 已经开展和正在探索的探索只是一小部分。 还有很多节能方法有待研究和探索，为未来数据中心机房绿色节能的实现贡献一份力量。

【参考】

［1］胡进贤，周启儒，顾国栋． 数据中心能耗现状及节能方向的探索与研究[J]. 深圳市赛维智能股份有限公司大数据研究院，广东深圳。

[2] 陈一品． 绿色数字校园建设研究[J]． 数字技术与应用, 2013, (09): 77-78.

[3] 栾杰，龚家建． 数据中心电源设计研究[J]． 河南科学技术, 2014, (11): 127-129.

［4］Green Grid.2007.Green grid: Data Power of High- and Low-, [J], Santa Fe, NM.

[5]唐华斌． 数据中心能效评价指标[J]． 电信网络技术, 2012, (06): 8-13.

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版。

什么是能耗在线监测系统？

重点用能单位端系统，又称重点用能单位接入端系统，是对企业能源转换、输配、利用和回收等实施动态监控和管理的信息系统。 由工业控制系统、生产监控管理系统、管理信息系统、通信网络及相应的管理软件等组成，通过能耗在线监测终端设备实现数据采集、分析、汇总、上传等功能。

能耗在线监测系统的由来是什么？

能源消费在线监测系统是贯彻落实党中央、国务院关于能源消费总量和强度“双控”的决策部署，针对重点用能单位，积极响应能源消费总量和强度“双控”的决策部署而建立的一套系统。应对气候变化，加快推进低碳发展。 . 该制度为实现“十三五”碳强度约束性目标、落实2030年国家自主贡献目标奠定了坚实的基础。 环境污染治理的协同效应将继续推进应对气候变化事业。

能耗在线监测系统的作用是什么？

能耗监控系统的功能主要包括企业能耗规划、国家能耗指标实现、合理用能、节约能源、在线生成报表等。

对于企业来说，中小企业数量众多，分布广泛。 依靠传统的能耗数据采集方式，有限的人力资源难以在短时间内采集到各企业的生产能耗数据。 也是过去的和总量的能耗数据，不能帮助企业及时了解企业每天的能耗数据和不同用途的能耗数据。

能耗在线监测系统的作用，可以帮助企业解决能耗数据看不到、看不懂的痛点。

如何理解能耗在线监测系统？

能耗在线监测系统实际上是能耗监测系统。 目前淮安能耗管理系统哪里有，国家正在大力推进各行业能源消耗实时在线监测和统计分析。 能耗监控系统的功能主要包括企业能耗计划、国家能耗指标、合理用能、节约能源，并可实现在线生成报表，管理基于大量数据分析，最终提高生产效率效率，同时节能减排，降低成本。

建设重点用能单位能耗在线监测系统的目的是加强重点用能单位的节能管理，实现企业和关键工序的能耗。 掌握能源消费趋势，加强能源消费预测预警，科学制定产业政策，是各级工信部门掌握能源消费趋势的前提和依据，也是促进产业转型升级和绿色发展的前提和依据, 并建立资源节约模型。 ，环境友好型工业体系的内在要求。