淺析能耗分析系統在數據中心節能降耗中的應用-安科瑞潘麗

摘要：數據中心的能耗問題從未像今天這樣引起行業、全國甚至全世界的關注。在未來相當長的時間內，數據中心能耗分析優化不僅是數據中心重點研究對象，同時也是運維管理的重點難點。本文簡述了數據中心節能的意義，重點介紹了常用的數據中心節能措施，并以北方某數據中心為例說明常用的數據中心措施的優點。首先對數據中心能耗結構進行分析，然后根據一線運維人員工作經驗重點對除IT設備以外的兩大能耗較多的系統進行分析。

關鍵詞：數據中心；節能；空調暖通；能耗優化

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

根據我國數據中心業內調查統計，一個面積在1000m2的機房，在沒有采取能耗優化的情況下，其每年的用電量基本都在1700多萬kWh左右。

從數據中心電力消耗來看，數據中心屬于高耗能產業。在中國實行數字中國的今天，數據中心逐漸成為城市建設、發展中不可或缺的角色，我們期待著國內同行從業者努力將PUE值降到無限接近1。

數據中心主要耗能源

影響數據中心能耗的因素有很多，其中空調暖通設備是主要的因素，同時也是容易實現能耗優化的領域。但數據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供配電設備對數據中心能耗的影響

數據中心的耗電量巨大，其中以UPS因電感產生很大的諧波，所以會有較大的電力損耗。提高UPS效率是數據中心在節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在此區間內運行；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負載穩定在80%左右效果較好。目前在建大部分數據中心都采用多臺較小容量UPS并聯而不是單臺較大容量，UPS優點有兩個：首先可以確保其中一臺UPS出現故障的情況下可以由其余承擔其負載，確保了數據中心用電安全。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空調暖通設備對數據中心能耗的影響

據美國采暖制冷與空調工程師學會(ASHRAE)技術委員會9.9(簡稱TC9.9)統計報告顯示，數據中心各部分的用電量分布大致如圖2所示。

圖2 數據中心用電量分布

由圖2可知，空調制冷系統能耗在數據中心所有系統中占比第二，達到31%，是UPS能耗占比的約3倍，因此，空調制冷能耗優化空間較大、成效較快、節約成本較多。大部分企業將數據中心的能耗分析優化集中在了空調制冷這一領域，優秀的空調制冷能耗分析優化方案可以很大降低數據中心能耗和PUE值。

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結語

近年來，我國大數據產業保持著良好的發展勢頭。運用大數據管理企業、治理國家提升了企業、政府的管理能力，大數據的發展、應用已經上升到國家戰略高度。隨著大型數據中心不斷地發展，其內部結構越來越復雜、設備功率越來越大。因此，無論從企業管理運營成本還是環境保護角度出發，我們都應該在現有條件下提出一套節能方案，實現最大化節約能源。數據中心節能應該貫穿數據中心的整個生命周期，應該根據不同階段、不同設備狀況提出不同方案。

數據中心節能不是一蹴而就的，而是經過在運維一線摸索、實驗才可以得到的。這種節能的思想應該滲透到運維人員每一次操作、每一個角落，才能做到真正的節能。