能耗問題已成數據中心發展瓶頸

 

數據中心規模的擴張，除了對數字經濟產生巨大貢獻以外，其能源消耗也隨之水漲船高。據工信部數據顯示，截至2017年底，我國在用數據中心的機架總規模約為166萬個，同比增長約33.4%，其中大型、超大型數據中心的規模增速達到約68%。其中各類在用數據中心達近28.5萬個，全年耗電量超過1200億千瓦時，約占我國全社會用電量的2%。這一數據比三峽電站2017年976.05億千瓦時的發電量還高30%。除此以外，僅經營互聯網業務的數據中心，規劃在建機架到2017年底就已達107萬個，而中國的數據中心規模及能耗在可預見的未來，增長幅度仍將保持在30%左右。其對電網的壓力之大，由此可窺一斑。這讓數據中心集中的一線城市不堪重負。目前北京，上海，廣州和深圳等地已經相繼出臺政策以調控數據中心能耗。

 

事實上，能耗居高不下對于數據中心運營方來說影響同樣巨大，中國工程建設標準化協會信息通信專業委員會副主任委員曲海峰表示，數據中心作為新興行業，其用電量無論是從單位產能還是單位建筑面積考慮，均已位居各行業前列。我國現存900—1000萬臺服務器，總體能耗與國際同行的頂尖水平相比，差距超過40%。在8-10年的運行周期內，有一半的成本要投入到能源方面，換句話說，電費甚至比機房還貴。

 

包頭云計算中心售前咨詢部總經理高錦中表示，電源管理的確是數據中心的痛點之一，投入主要體現在空調系統和供配電系統上。空調作為PUE的貢獻大戶，其電力消耗和維護成本已經是行業共識。在供配電系統上，雙路供電是數據中心機房穩定運行的標配。除此之外，為了把數據中心由于電力故障造成宕機的風險降到最小，還需要部署大量的UPS，并對柴油發電機系統進行定期測試。UPS的啟動次數，柴油發電機的測試以及柴油保存，都是巨大的成本支出。

 

聯通IDC行業經理馬奇峰認為，數據中心的能耗控制應該從建設初期到運維階段通盤考慮。早期為了節約建設成本，后期必然要靠運維來加倍彌補，這一點對于很多老舊數據中心教訓深刻。以目前國內一些早期建設的數據中心為例，除了必須對UPS，柴發之類應急設備要投入精力維護以外，由于缺乏完善的智能監控手段，還有很多地方會導致電源管理效率降低，以及能源浪費。

 

機柜掉電就是一個非常明顯的例子。雖然掉電原因有很多，但最典型的就是老舊數據中心機房安全性等級低，沒有機柜電流監測和報警，部分機柜電力負荷率偏高卻無法提前發覺；或者機柜老舊可靠性低，只有一路PDU，或兩路PDU來自同一個開關供電；PDU缺少分插口分斷故障的能力，單臺服務器故障短路導致PDU上端總開關越級跳閘，其下PDU多條同時失電；空調系統能力不足，影響機房散熱，致使配電系統容量下降，跳閘；違規使用PDU插座等。在這樣的情況下，機柜功率不足的老舊機房為了確保不掉電，不得不通過空置機位的辦法來解決。這樣不僅機柜利用率不足，同時也造成了電源利用率下降的問題。馬奇峰說。

 

數據中心降耗不能“頭疼醫頭”

 

以現有條件來說，數據中心僅靠內部優化結構或者采用一些簡單的辦法，很難實現大幅度的節能。騰訊數據中心專家工程師李典林認為：“以百萬臺服務器規模的數據中心為例，PUE降低0.1，每年可節約的電費將以億計，但即便是降低0.1，也絕非易事。”

 

誠然，中國的數據中心行業經歷了一個較長的蠻荒發展時期，建設方在這一階段對于能耗管控重視不足，導致后期居高不下。但對于為數眾多，能耗高企的老舊數據中心來說，只有通過產品技術革新或設備升級從而達到節能降耗。至于那些新建數據中心，也不可能全部都具備“靠風吃水”的地緣優勢。若想要從根本上提升數據中心的能效水平，緩解能源壓力，還是要從源頭入手。首先是必須做到對數據中心全運行狀態的精準把控，其次要有針對性的提出策略。要實現這些，就必須未雨綢繆。

 

施耐德電氣能效管理低壓業務，行業市場與應用行業負責人趙天意認為，和其他行業不同，數據中心行業用戶的需求具有多元化的特點，其能耗控制是一個集成體系，涉及到供配電系統，IT空間以及智能運維等多個領域，不能單純的“頭疼醫頭”，還是應該從建設開始就進行關注。同時，標準化、模塊化、預制化以及定制化的設計，配合基于對海量設備產生數據分析的智能運維，才是有效提升數據中心能效管理水平，并最終達到降低能耗需求的根本出路。

 

以供應商的角度來說，就是在從數據中心電源輸入開始，一直到信息輸出的全流程當中充分發揮數據的價值，用以監控數據中心全運行狀態下的能耗水平，并做到精準施策。比如施耐德電氣的中低壓一體化EcoStruxure Power智能配電解決方案和EcoStruxure IT信息技術解決方案，都是以此為出發點。值得一提的是，施耐德電氣已通過基于EcoStruxure智能配電的定制解決方案、預制化電力模塊及全生命周期服務，依據秦淮數據提供的方案需求和架構設計，助力其建設安全、高效、低耗的數據中心基礎設施，大幅縮短業務上線時間，通過智能化運維全面提高其能效管理水平。

 

寫在最后：

 

數據中心行業作為近十年來伴隨數字經濟發展起來的新興行業，在很多層面上都無經驗可以借鑒。僅就節能降耗這一領域而言，首先是需要全行業的重視，其次必須依靠技術創新，由此方可獲始終。比如在智能運維大行其道的今天，從建設初期就必須開始考慮利用產品互聯互通的特性，以及邊緣控制，應用、分析與服務三個層面的創新，形成從連接、收集到分析、行動的閉環智能配電和 IT 新架構。

 

以此覆蓋數據中心從中壓輸入到末端負載的電氣全場景，并以數字可視化進行展現。通過開放式集成、實時操作分析以及更高級別的網絡安全，優化數據中心能源效率、電能質量、電氣資產和運行維護管理，實現主動運維，以精準管控風險，同時提升效率并控制運維成本，進一步降低能耗，最終真正實現綠色運營。