淺析我國數據中心配電系統能耗及能效水平

更新時間：2023-09-04

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

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

關鍵詞：我國數據中心；能耗；能效水平

0 引言

在“互聯網 +"的時代，伴隨著網絡技術的全面快速發展，我國數據中心的規模以及數量不斷擴大，相應的它的覆蓋范圍以及輻射方向也得到了發展。為更好的推動我國數據中心的發展，應該科學全面的梳理與分析數據中心可能產生的能耗以及成本，依托于科學且高效的管控水平，行之有效的優化數據中心的發展以及應用成效。

1 數據中心概述

數據中心是一個聚集了大量服務器、存儲設備、網絡設備等 IT 設備的場所，是實現數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理等業務的服務平臺。從物理層次看，數據中心主要由 IT 設備、配電系統和空調系統 3 部分構成。在這些構成內容中，其中IT設備是非常重要的設備內容，也是數據中心的核心內容。依托于 IT 設備，能夠實現高質量、全面化的數據存儲以及數據傳輸共享等，還能夠實現對數據的分析以及研判等。IT 設備用于數據處理（服務器）、數據存儲（存儲設備）以及通信（網絡設備），是實現數據中心功能的核心部分。在數據中心中，其他兩部分內容更多扮演著輔助性的作用，其存在的目的在于保障 IT 設備高效穩定的運行，確保數據中心始終處于良好的運行狀態中。在數據中心真正發揮作用的過程中，配電系統能夠滿足不同設備的用電需求，能夠保障數據中心的科學穩定作業。同時，在數據中心發揮作用的過程中，鑒于它的設備類型是較為多樣化的，極容易出現較高的溫度。空調系統的作用，則能夠為數據中心進行必要的降溫通風處理，以此來保障數據中心的安全運行。數據中心是信息時代的產物，是伴隨著網絡技術的深入全面發展而不斷發展演變的。在數據中心的發展過程中，它經歷了不同的發展階段。

在早期階段，計算機機房就是數據中心，當然，此時的數據中心其作用以及功能都相對比較弱小。伴隨著互聯網技術的發展，數據中心的服務器功能日益多元化，相應的數據中心的服務以及輻射能力也在不斷的擴大。在數據中心被廣泛應用的過程中，它的能耗問題也日益引發人們的關注和重視。如何*大程度的降低數據中心的能耗，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 數據中心目前發展現狀

在信息技術全面快速發展的今天，數據中心的功能以及作用日益突出。一系列發展實踐證明，數據中心的科學持續發展，在很大程度上優化了數據中心的功能，也推動了社會經濟的發展。在現階段，數據信息資源作為重要的物質資源具有非常重要的社會價值，國內各行各業業務處理對于信息技術的依賴性也在不斷的增加，這些都在很大程度上推動著數據中心的發展，同時也在很大程度上提升了數據中心的市場空間。當前數據中心的發展現狀主要體現在以下幾個方面。

2.1 數據中心市場狀況

在“互聯網 +"時代，社會各行各業對于數據資源的依賴性非常強，無論是在生產實踐，還是在生活實踐中，都迫切需要強大的數據處理技術，都依賴于廣泛的信息資源。正因為蓬勃發展的市場需求，才在很大程度上推動著數據中心的發展。

第一，數據中心的投資規模持續增大。近年來，數據中心的投資規模不斷突破新的高峰，現階段已經躍居到了千億級別。數據中心在運行過程中，對于相關設備以及技術人才的需求是非常大的，無論是技術設備的投入，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模，可以窺探出數據中心的發展速度是非常迅猛的。

第二，數據中心的軟件服務的投資規模持續擴大。在數據中心初步發展的過程中，人們可能過分著眼于打造和完善它的硬件系統，比如相關的服務器、機房投資建設等。可以說，在過去很長一段時間內，硬件投資的規模是比較宏觀的。但是近年來，人們在享受數據中心帶來的便利的同時，也對數據中心的服務能力提出了更高的要求。在數據中心的投資建設過程中，當前投資方向趨向于軟件服務能力等方面。

第三，數據中心與區域經濟發展之間存在著必然的關聯性。數據中心的持續快速發展，離不開區域經濟的帶動。正因為區域經濟的高度發展，才使得各行各業的信息需求以及信息處理量是非常驚人且龐大的。可以看出，經濟越發達的區域，數據中心的發展速度越快，相應的數據中心的規模也越大。第四，數據中心同行業發展的關聯性也較為緊密。從數據中心的發展趨勢來看，對信息資源依賴性比較大的金融行業、電信通訊行業等，它的數據中心較為完善。相反，一些傳統行業的數據中心則有待提升和優化。

2.2 服務器銷售及應用現狀

在數據中心的建設過程中，服務器是非常核心的設備，始終發揮著關鍵性的作用。從數據中心的投資建設規模可以看出，用于服務器的投資額度是非常驚人的。總體而言，現階段我國數據中心服務器的應用等級相對比較高，而且服務器的類型也較為多元化。從服務器的應用以及類型等都可以看出，我國數據中心的發展水平。企業作為數據中心的應用主體，現階段越來越多的企業開始自建數據中心。但鑒于企業自身的發展規模以及服務器的數量等，大部分企業的數據中心都相對比較小，其功能也相對比較單一。相對較少的服務器以及相對較低的數據處理能力，容易造成數據處理的混亂無序，也容易產生不必要的能耗問題。

3 簡述數據中心能耗與能效水平

數據中心在運行過程中，需要充分的能效支持，需要依賴于不同設備的共同作用，只有這樣，才能夠推動數據中心的科學高效應用，也才能夠更好的發揮數據中心的核心作用。為此，在實踐過程中，應該充分全面的分析數據中心的能耗，同時，依托于科學的指標來精準客觀的評價它的能效，確保數據中心得以發揮真正的作用。

3.1 數據中心能耗構成及能效指標

數據中心在運行過程中，有所以來的關鍵設備以及輔助設備是較為多元化的，除服務器等關鍵設備外，可能還需要依賴于完善的配電系統以及空調系統等。這些多元化的設備在運行過程中都容易產生較大的能耗。因此，科學評價以及概括數據中心的能耗，往往需要將不同設備整合起來，以此來精準高效的研判其能耗總和。在數據中心的內部構成中，不同設備或者不同子系統的能耗量是存在著顯著的差異的。通常情況下，數據中心的 IT 設備是能耗量*高的部分，可以占到整個能耗的一半左右，同時，服務器的能耗也比較高。在評價數據中心的能效指標的過程中，行業內的專家學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的特點。在這些評價指標中，存在兩個較為直觀且科學的指標，一是電能利用效率，二是數據中心基礎設施效率。依托于這兩個科學的評價指標，能夠綜合全面的研判數據中心的能耗量，能夠有效評價數據中心的能效水平。

3.2 數據中心能效水平的現狀

在數據中心的運行過程中，科學全面的評價與分析它的能效水平，具有非常重要的現實作用。為此，有必要依托于科學且精細化的能效指標，同時結合不同設備的各自特點以及運行狀況等，科學客觀的評價數據中心的能效水平。不同設備在運行過程中，為更好的發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之上。比如空調系統在數據中心中主要起到通風散熱的作用，那么它對電能資源的消耗是比較大的。為更好的評價空調系統的能效水平，有必要依托于電能利用效率指標來予以科學全面的評價。再比如 IT 設備作為數據中心的核心與關鍵設備，在實踐運行的過程中，同樣需要依賴于一定的電能資源。IT 設備在運行過程中，它將電能轉變為熱能，并散發在房間內，以此來保障數據中心的高效科學運行。因此，充分全面的分析與評價數據中心的能效水平，對于改善和優化數據中心的運行成效意義重大。

4 安科瑞能耗統計分析（能源管理）解決方案

4.1 概述

建立高效的能耗監測管理系統，對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

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：各個功能區能耗對比，實現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統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；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

4.2 平臺部署硬件選型

5 結束語

在“互聯網 +"時代，伴隨著信息技術的全面快速發展，數據中心的社會價值越來越突出，數據中心的社會效用越來越重要。為更好的推動數據中心的發展及應用，應該精準全面的分析數據中心的能耗，同時，科學客觀的評價它的能效水平。

【參考文獻】

[1]郭豐.我國數據中心能耗及能效水平研究.產業科技創新，2020.2（13）：48-48.

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[3]胡進賢，周起如，谷國棟. 數據中心能耗現狀與節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管與節能優化信息化平臺研究[D]. 西安：長安大學，2017.

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介：

吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心的設計與應用。