數(shù)據(jù)中心能效指標(biāo)有哪些？怎么計(jì)算？

  ICC訊 數(shù)據(jù)中心的概念本來是舶來詞匯，直到2005年以后，隨著互聯(lián)網(wǎng)公司的興起，才大量運(yùn)用于社會(huì)各行各業(yè)，特別是互聯(lián)網(wǎng)IT行業(yè)。各種企業(yè)自建數(shù)據(jù)中心(EDC)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)逐漸開始出現(xiàn)，并在2010年達(dá)到了一個(gè)小高潮。

  數(shù)據(jù)中心也由此正式變成了一種互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

  我國數(shù)據(jù)中心歷經(jīng)15年的飛速發(fā)展，但目前尚未建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心能效指標(biāo)體系，也缺乏相應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，使得各數(shù)據(jù)中心公布的能效數(shù)據(jù)往往不能準(zhǔn)確反映真實(shí)能耗水平。

  不同的數(shù)據(jù)中心的能效結(jié)果間缺乏可比性，給業(yè)界帶來諸多不便，不利于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

  今天，我們將根據(jù)國際相關(guān)組織的研究成果，并結(jié)合我國數(shù)據(jù)中心實(shí)際發(fā)展情況，分享四個(gè)能效指標(biāo)評(píng)價(jià)指南：電能利用效率(PUE)、局部PUE、制冷/供電負(fù)載系數(shù)和可再生能源利用率，以及指標(biāo)的具體測量方法。

  1、數(shù)據(jù)中心能耗組成

  眾所周知，數(shù)據(jù)中心的電能消耗主要由IT設(shè)備、制冷設(shè)備、供配電系統(tǒng)和照明等其他消耗電能的數(shù)據(jù)中心設(shè)備組成。

  制冷設(shè)備：是指為了保證IT設(shè)備運(yùn)行所需溫濕度環(huán)境而建立的配套設(shè)施，主要是精密空調(diào)系統(tǒng)。

  IT設(shè)備：包括計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和IT支撐等不同類型的設(shè)備，主要是服務(wù)器、交換機(jī)、路由器和監(jiān)控設(shè)備等。

  供配電系統(tǒng)：是指提供滿足設(shè)備使用的電壓和電流，并保證供電的安全性和可靠性，主要是指UPS、配電柜、電池等。

  其他：照明設(shè)備、安防設(shè)備、消防設(shè)備、傳感器設(shè)備以及KVM管理系統(tǒng)等。

  以上這些都是數(shù)據(jù)中心能耗組成的重要部分，也是下面四個(gè)能效指標(biāo)評(píng)價(jià)指南里的重要依據(jù)。

  2、數(shù)據(jù)中心能效指標(biāo)評(píng)價(jià)

  這四個(gè)能效指標(biāo)是綜合考慮數(shù)據(jù)中心能效指標(biāo)的可測量性、可比較性和可優(yōu)化性，得出作為數(shù)據(jù)中心能效測評(píng)的基本指標(biāo)。

  第一個(gè)指標(biāo)：PUE

  (Power Usage Effectiveness)

  PUE是國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心普遍接受和采用的一種衡量數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施能效的指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

  PUE=數(shù)據(jù)中心總耗電 ÷ IT設(shè)備耗電

  數(shù)據(jù)中心總耗電：是指維持數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行的所有耗電，包括IT設(shè)備、制冷設(shè)備、供配電系統(tǒng)和其他設(shè)施的耗電的總和。

  在數(shù)據(jù)中心中，只有IT設(shè)備的耗電被認(rèn)為是“有意義”的電能。

  PUE的實(shí)際含義，是計(jì)算在提供給數(shù)據(jù)中心的總電能中，有多少電能是真正應(yīng)用到IT設(shè)備上。根據(jù)定義，PUE值的取值范圍為1.0~∞。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的PUE值越大，則表示制冷和供電等配套基礎(chǔ)設(shè)施所消耗的電能越大。

  PUE定義簡單、易于操作，只需分別測量出數(shù)據(jù)中心總消耗電能和IT設(shè)備耗電，就能計(jì)算出數(shù)據(jù)中心的PUE值。

  第二個(gè)指標(biāo)：pPUE

  (PartialPUE)

  局部電能利用效率是數(shù)據(jù)中心PUE概念的衍生，用于對數(shù)據(jù)中心的局部區(qū)域或設(shè)備的能效進(jìn)行評(píng)估和分析。

  在采用pPUE指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心能效評(píng)測時(shí)，首先要根據(jù)需要從數(shù)據(jù)中心中劃分出不同的分區(qū)(用Zone表示)。

  例如，一個(gè)多層數(shù)據(jù)中心建筑中的一個(gè)機(jī)房，或者一個(gè)集裝箱數(shù)據(jù)中心的集裝箱模塊都可以作為一個(gè)Zone。

  局部PUE計(jì)算示意圖

  如上圖所示，把數(shù)據(jù)中心分為Zone1和Zone2兩個(gè)分區(qū)，其中N表示非IT設(shè)備耗電，I表示IT設(shè)備耗電。

  Zone0數(shù)據(jù)中心的PUE計(jì)算公式為：

  PUE=(N0+N1+N2+I1+I2)÷ (I1+I2)

  Zone1和Zone2數(shù)據(jù)中心的PUE計(jì)算公式為：

  pPUE1=(N1+ I1)÷ I1

  pPUE2=(N2+ I2)÷ I2

  局部PUE用于反映數(shù)據(jù)中心的部分設(shè)備或區(qū)域的能效情況，其數(shù)值可能大于或小于整體PUE。要提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能源效率，一般首先要從提升局部PUE值較大的部分設(shè)備或區(qū)域的能效開始。

  pPUE適用于基于集裝箱、模塊化數(shù)據(jù)中心或者由多個(gè)建筑和機(jī)房構(gòu)成的較大型數(shù)據(jù)中心的局部能效評(píng)估。

  第三個(gè)指標(biāo)：CLF和PLF

  CLF是Cooling Load Factor的簡稱，譯為制冷負(fù)載系數(shù)，定義是為數(shù)據(jù)中心制冷設(shè)備耗電與IT設(shè)備耗電的比值，即：

  CLF=制冷設(shè)備耗電 ÷ IT設(shè)備耗電

  PLF是Power Load Factor的簡稱，譯為供電負(fù)載系數(shù)，定義是為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)耗電與IT設(shè)備耗電的比值，即：

  PLF=供配電系統(tǒng)耗電 ÷ IT設(shè)備耗電

  CLF和PLF可以看作是PUE的補(bǔ)充和深化，通過分別計(jì)算這兩個(gè)指標(biāo)，可以進(jìn)一步深入分析制冷系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的能源效率。

  CLF和PLF計(jì)算示意圖

  第四個(gè)指標(biāo)：RER

  Renewable Energy Ratio

  RER是可再生能源利用率，用于衡量數(shù)據(jù)中心利用可再生能源的情況，以促進(jìn)可再生、無碳排放或極少排放的能源利用。RER的計(jì)算公式為：

  RER=可再生能源供電 ÷ 數(shù)據(jù)中心總耗電

  一般情況下可再生能源是指在自然界中可以循環(huán)再生的能源，主要包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿取?

  可再生能源是指對環(huán)境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用。

  RER計(jì)算示意圖

  除了上面講述的這四大指標(biāo)，數(shù)據(jù)中心還有其他可參考的能效指標(biāo)，如TGG組織提出的CUE(碳利用效率)和CEF(碳排放因子)指標(biāo)，但是考慮到我國的實(shí)際國情，這些標(biāo)準(zhǔn)在我國的應(yīng)用尚需時(shí)日。

  數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為“能耗巨獸”，關(guān)于環(huán)保，我們刻不容緩。

  隨著5G、云計(jì)算等新興技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，用戶需求海量增長，我國數(shù)據(jù)中心的數(shù)量隨之急速攀升，相應(yīng)的用電量也在急劇增加，已對電力供應(yīng)提出新的挑戰(zhàn)。無論何時(shí)何地都需引起各行各業(yè)的高度重視，才能走的更久遠(yuǎn)。

  資料來源：《“云計(jì)算發(fā)展與政策論壇”技術(shù)報(bào)告》