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节能,数据中心的持久战
来源:中国科学报 | 发布时间:2016-11-23 | 浏览次数:
核心提示:数据中心要节能,必须重视节能规划,在建设阶段不重视,以后再改建就难了。

  近日,工信部在其官方网站发布了《〈绿色数据中心先进适用技术目录(第一批)〉公示》。目录共分为制冷/冷却类、供配电类、IT 类、模块化类、运维管理类五大类别,涉及17项具体技术。

  技术的进步使得数据中心在节能方面不断改善。去年3月份,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发的《国家绿色数据中心试点工作方案》透露,随着信息化快速发展,全球数据中心建设总量已超过300万个,耗电量占全球总耗电量的比例为1.1%~1.5%,其高能耗问题已引起各国政府的高度重视。

  “作为工业领域的大耗能产业,国家对数据中心节能发展非常重视,行业和用户也在持续关注,市场正在培养,发展潜力巨大。”在11月16日召开的中国数据中心节能技术大会上,中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会秘书长吕天文表示,节能现在已经成为数据中心重要的领域,甚至是着力点。

  随着互联网、移动互联网、云计算以及大数据等应用的快速发展,全球数据中心的建设步伐正在加快,与此同时,数据中心的节能降耗问题也进一步凸显。在此次大会上,行业协会代表、专家学者以及企业界人士就如何降低数据中心能耗、实现绿色发展进行了深入的探讨。

  挑战众多

  我国数据中心发展迅猛,总量已超过40万个,年耗电量超过全社会用电量的1.5%,其中大多数数据中心的PUE(电源使用效率)仍普遍大于2.2,与国际先进水平相比有较大差距,如美国数据中心PUE已达1.9,先进数据中心PUE甚至达到1.2以下。PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比,PUE值越接近于1,表示一个数据中心的绿色化程度越高。可以看到,我国在降低能源消耗方面发展空间极大。

  与此同时,人类社会从机械化、电气化、自动化一路走来,正迈进万物互联、万物智能的智能化时代,移动互联网、云计算、物联网等产业的崛起,使得需要节能改造的数据中心日益增多,据悉,2015年我国数据中心节能改造规模已达30亿元左右。“预计到2019年,全球数据中心基础设施市场规模将达到440亿美元左右。”华为技术有限公司高级经理高继军认为,无论是从厂商角度还是从客户角度出发,都应该去做更多的工作。

  高继军同时指出,现在的数据中心存在很多挑战,前期规划难、建设周期长、质量管控难、人工维护难。“数据中心的运维成本70%是电费,主要是制冷能耗,全球数据中心电力消耗大约相当于7个大亚湾核电站的年发电量,总的耗电量非常惊人。数据中心的维护也面临巨大的风险,70%的故障是人为操作造成的,人员水平的差异、经验、熟练程度就决定了运维水平。”

  “数据中心要节能,必须重视节能规划,在建设阶段不重视,以后再改建就难了。”数据中心节能技术委员会执行副主任张广明强调说。

  规划指标不等于实际功耗

  “自从政府呼吁数据中心节能降耗,许多PUE指标在3~3.5的数据中心通过使用高效的节能组织、优化设备运行状态、提高维护水平等,都将数值降到了2~2.5,这并没有难度。”张广明介绍,数值再往下降就没那么容易了,“要靠高效的供电、制冷设备,模块化技术,优化的方案来改善气流组织设计;利用自然冷源、智能管理系统等一系列措施来支撑”。

  张广明估计,理想的数据中心能耗数值应该可以降到1.2左右,“这需要两项技术的叠加,一是去掉制冷系统,把自然冷源的温度提高到60~80摄氏度,这样数据中心即使建设到海南岛,全年也可以用自然冷源,不需要制冷;另外一项技术就是企业自主储能供电,去掉传统的UPS系统(不间断电源系统),供电系统效率就能从80%左右提高到97%”。难处在于两项技术都需要IT厂商参与,“制冷和供电技术设备厂商单独做不了,必须要多方配合”。

  自从按照行业和政府部门要求,PUE要达到1.5左右,新设计和改造的数据中心的规划指标都齐刷刷降到了1.5,张广明不客气地指出,这太不正常,“PUE指标是个技术指标,不是政治和行政指标,目标的提出也要符合技术的发展规律”。

  规划值难以达到,其不合理之处在于,在确定IT设备数量和用电规模时,当前普遍采用的方法会加大IT设备数量和用电量,使得在整个数据中心生命周期内IT设备用电量都达不到规划值。

  PUE的规划指标不等于实际运行效果,IT设备功耗应该统一根据数据中心的性质、用途、等级提出最终的目标,根据设备的规格、型号、功能、数量确定功耗,但这种方法比较困难。现在的方法是根据数据中心的建设面积、主机房面积、机架平均占地面积、机架数与功率密度计算得到的数值,“虚得太多。”张广明指出。

  另一方面,供电系统规划不能保证制冷系统的连续性,使IT用电量在整个数据中心生命周期内不敢增加到规划值。“不敢增加服务器,实质是不能保证电源能够连续运行、连续制冷,这是被动能源带来的问题。”张广明说。

  “制冷系统规划欠缺也限制IT用电量在整个数据中心生命周期内都不敢增加到规划值。”张广明说。设备标称的制冷功率忽略了冷气利用效率,“制冷功率等于IT设备消耗功率是不对的,还应考虑传输的损耗、阻力等问题”。

 

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