数据中心电源使用效率及能耗探究

2019-01-18王晓雷

通信电源技术 2019年11期

王晓雷

（中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，河南郑州 450052）

0 引言

目前，数据中心作为一个高能耗产业，不但给使用人员带来了很大压力，而且消耗了过多的社会能源。所以，相关人员在进行数据中心建立时，需要充分考量电能耗费率行，也要以此作为数据中心能耗检验标准。基于此，如何更好地节约电能耗费成为相关部门关注的重中之重。企业在实际工作中将电能利用率与节能问题作为重点考察内容，在进行数据中心建设和维护时也将电能耗费程度作为重要的参考依据。

1 数据中心能耗使用现状

数据中心最核心的部分是IT设备。据有关资料显示，IT设备能耗占据数据中心能耗的1/2，主要集中在设备服务器、交换器、路由器以及存储设备等方面。一些服务器系统能耗占到IT设备能耗的1/2。数据中心的能源消耗主要集中在电源设备、冷却设备及照明设备上，其中空调消耗占比最大，其次是UPS主机损耗。

近年来，一些数据中心进行扩张和整合，容量与传统数据中心相比超出了几倍，且在城市区域外部出现了很多大型数据中心建筑。这些数据中心建筑内部容量达到了前所未有的情况。这些大容量数据中心带动了数据中心能耗的快速增长。基于单位GDP能耗进行分析，高载能低污染属于数据中心的主要特点。同时，数据中心是技术密集型信息产业，数据中心所肩负的IT系统带动行业产值达到了近百倍，因此对能源的使用率相对较高。

基于能耗重点消耗部分进行分析，数据中心主要由IT设备软件和供电制冷系统构成，其中IT系统属于数据中心的基础，需要空调、供电设备的辅助，才能促使其正常稳定运行。数据中心中，IT设备24 h不间断运行不但要耗费较多电能，也需要依靠制冷系统帮助散热，且配件系统需要不间断为其供电。某市数据中心IT设备耗能占到1/2，其次是空调能耗和配电能耗。

2 实施绿色节能的数据中心体系

在一些性能较高的服务器部署过程中，需要对其进行分化管理。特别是针对物理服务器进行处理时，需要在满足其实际需求的基础上整合管理标准和运行体系，充分发挥各个模块的自身优势。其中，一些办公自动化项目属于较基本的项目体系，需要有效整合和部署内部关系，将其分布在一些虚拟体系中，更好地完善业务效果，同时可以为后续虚拟处理奠定坚实的基础。一般情况下，制冷区和热区主要借助玻璃墙体进行隔离。想要为制冷区和制热区内部正常流通交互做出保证，需要借助合理完善的方案进行冷风区域的温度设定。还需要缩短空调设备风道长度，提升设备制冷的有效性和适应性，从而达成节能目标。在整合服务器的过程中，需要对一些低能耗进行整合处理，提升企业处理效率，同时要使其满足相应的实际需求。利用英特尔低功率处理器进行系统处理，能够优化和完善能耗参数，在降低热量的同时，为设备满足相应的散热需求做出保证，还能降低服务器基本能耗，保证节能水平符合实际运行系统。

3 数据中心能耗节能措施

3.1 对IT设备和非IT设备进行节能

在进行数据中心电力节能时，需要考虑IT设备能耗和非IT设备能耗。首先，需要有效规划IT设备节能措施，淘汰一些使用时间相对较长的设备。在绝大部分数据中心，仍然有使用年限超过标准期限的技术平台在运行，也存在一些服务器即使保持运行却没有使用用户，因此对这些系统进行合理筛选和淘汰有着重要意义。其次，需要使用合理科学的手段有效整合资源。大部分服务器具有电源管理功能，系统管理员需要在具有电源管理功能的设备上启动该功能，将一些不冲突的传统技术平台应用合并到新型服务器上。这样不但可以减少服务器数量，而且能提升设备利用率。最后，需要对服务器进行虚拟化，提升服务器自身运行能力，有效降低服务器数量，减轻IT功率需求[1]。

对一些非IT设备进行节能，需要科学计算数据中心的UPS容量，提升UPS效率。选择多个机器并联模式降低大容量UPS单独运行，一些可以使用小功率UPS并联使用的模式可以替代一台大功率单机运行模式，有效控制小功率UPS数量，更好地满足需求，也能提升单台UPS负载转换效率[2]。

3.2 尽量使用自然资源

可以通过建设相应的冷热通道，对高功率机器进行冷热通道封闭，优化中心气流，进一步提升空调效率。在我国大部分数据中心运行的过程中，运行温度约达到了20 ℃，同时国际标准也将运行最高温度调整到了27 ℃。相关研究表明，当制冷参数变化时会产生10%能耗，提升芯片耐高温性，从而促使设备正常运行温度的提升。因此，数据中心需要对温度进行有效控制和调节，更好地节约能耗。当室外温度相对较低时，可以使用新风，还可以使用空气循环系统，降低能耗。利用室外冷空气降低数据中心温度，也可以基于太阳能提升数据中心温度，更好地实现温度调节，减少空调能耗[3]。

3.3 技术管理节能和标准管理节能

可以对数据中心节能进行基础研究，构建相应的能效研究实验工作室，并对前沿技术进行研究，基于节能技术实现节能产品的升级和评价。寻找一些效率较高的节能技术，推广较为先进的节能技术，基于数据中心一些节能技术实施系统评价，从整体性和全局性进行思考，更好地解决问题。使用不同的节能技术规划数据中心产业链条，还可以通过成熟的节能技术推广，切实推动城市内部数据中心能效水平的提升[4]。

提升数据中心节能体系建设的速率，优化和完善设计标准和能耗限额标准，使其形成具有影响意义的绿色节能标准体系，进一步为节能提供相应的评价参考。相关人员可以建立较为完善的数据中心能效评估体系，通过完整分析数据中心节能标准和规范，形成较为科学的数据中心。能效评估系统可以在此基础上确立相应的节能目标，加速节能工作的不断开展。比如，一些发达国家大部分数据中心都存在相应的评估系统，同时这些评估系统与税中心有着对立关系。一些评估系统基于数据中心某个系统建立，不但对管理人员给予了相应辩解，而且能促使数据中心各个方面能效水平得到提升，从而更好地确立节能发展方向[5]。

3.4 机制管控和市场管控

完善和优化能耗统计系统，对数据中心能耗进行分次计量，有程序地开展计量工作，计量IT设备系统能耗、空调系统能耗，提升数据中心能耗统计数据的质量。同时，充分运用现代化信息技术，建立高效合理的能耗数据信息系统。在数据中心进行能耗管理控制平台建设，能够更好地与国家税务中心能耗管理控制平台相连接，实时掌握当前市中心能耗情况，制定较为规范的政策和监管措施。规模较大的数据中心需要每年进行相应的能耗检查，还要经过第三方专业机构进行安全系统排查，并提出相应的能耗建议。要持续开展节能改造数据中心试点，在公共机构促使数据中心节能改造试点工作的有效开展，基于政府实际情况推动数据中心节能技术和节能产品的形成，提升社会内部的示范带动性作用。对企业进行鼓励，使用能源管理有效方式实施数据中心节能改造。要设立较为标准的工作流程，落实监督管理机构和节能改造企业责任，为数据中心节能改造的顺利进行奠定基础。通过建立企业内部信息库，联动监督管理平台及时发布一些节能政策。相关指导企业可以应用新技术，了解节能效益，进一步提升节能效果[6]。