数据能源连接领导品牌 | Tel:4000-407-900

数据中心节能之能源、能耗和能效现状分析
发布人:admin   发布时间:2016-3-7    浏览量:

        标签: 智能配电柜 智能机柜 列头柜 精密列头柜 机房配电柜     

          随着云计算、虚拟化信息技术的快速发展,互联网、移动互联网、物联网也得到了快速发展,海量数据爆发。作为信息的重要载体,数据中心迎来一波新的建设浪潮,数据中心数量和规模迅速增长,其能源消耗和运营成本问题日益突出,面对日益增长的能源消耗,绿色数据中心越来越受到人们的关注,各种常见的节能减排和能效提升的技术手段也得到了日益普遍的应用。

        为了有效开展数据中心节能工作,首先来了解一下数据中心能源利用的现状。

        数据中心能源利用的现状
        随着云计算的发展,数据中心的建设呈现向大型化发展的趋势。超过100个机架的数据中心比例逐年上升,2016年预计达到61%.而大型数据中心的电力消耗是相当惊人,比如对一个建设规模为2000个机架的数据中心来说,按照每个机架功率平均3kW计算,2000个机架最终负荷为3kW*2000=6000kW,每个小时耗电6000度,全年电力耗能为:6000kW*24小时/天*365天=52560000kWh,按照1元/KWh计算,全年的电费5256万元,加上数据中心的空调、新风、照明、其他电力能耗,对一个PUE为2的数据中心而言,电费为1.05亿元。

        另根据美国斯坦福大学JonathanKoomey教授的一项调查显示,2010年全球数据中心电力消耗为2355亿度,约占全球电力消耗的1.3%.而在美国,这一比例更高,美国环境保护署的报告显示,2011年数据中心能源消耗占到了美国电网总量的2%,并且还将呈现每五年翻一番态势。中国的数据中心能耗也高速增长,显著高于世界的平均水平,据ICTResearch统计,2012我国数据中心能耗高达664.5亿度,占当年全国工业用电量的1.8%.根据预测,到2015年我国数据中心能耗预计高达1000亿度,相当于整个三峡水电站一年的发电量。
        
        另一方面,数据中心能源效率普遍低下,能源浪费巨大,据工信部统计,目前,中国的数据中心的平均PUE值在2.2~3.0之间,而实际能耗可能远远高于这一数字。对企业而言,数据中心电费已成为很大一笔开支,大幅侵蚀企业的经营利润。如中国联通2012年营业收入407亿美元,利润仅为12亿美元,但其电费开支却高达17亿美元。

        数据中心能源消耗巨大和能源利用效率低下的现状,揭示了数据中心行业存在着巨大的节能空间,绿色节能自然而然也就成为了当前和未来数据中心建设的一个主流需求。

        然而,由于能效监控管理的不完善,设备的不够智能化及缺乏联动协同等原因,能效的管理和优化还存在一些盲点。如何能更好的提高能效?先让我们了解影响数据中心能耗的各个因素。

        影响数据中心能耗的因素
        数据中心的能耗问题涉及到多个方面,包括服务器、机房空调、UPS、照明等耗能设备影响着数据中心的能耗,数据中心的设计、产品选型也影响着能耗。

        空调系统对数据中心能耗的影响
        据美国采暖制冷与空调工程师学会(ASHRAE)技术委员会9.9(简称TC9.9)统计报告显示,数据中心服务器能耗占46%,空调制冷占31%,UPS损耗占8%,照明占4%,其他占11%。空调制冷系统占数据中心总电量的近三分之一,是影响机房能耗的关键指标。每个数据中心空调制冷的能耗存在很大差异,好的空调制冷方案可以极大降低能耗,降低PUE值。

        UPS对数据中心能耗的影响
        UPS主机的自身损耗是影响数据中心能耗的一项重要因素。提高UPS的工作效率,可以为数据中心节省一大笔电费。下图为某大型UPS主机的效率曲线,从该曲线中可以看出,当UPS负荷超过30%时UPS的效率才接近90%,很多数据中心在投运初期IT负荷较少,在相当长的时间内负荷不足20%,在此情况下UPS的效率仅仅为80%左右,UPS的损耗非常大,因此,在UPS配置中尽量选择多机并联模式,避免大容量UPS单机运行模式。例如,可以用两台300kVA UPS并联运行的模式代替一台600kVA UPS单机运行模式。其优点在于IT负荷较少时只将一台300kVA UPS投入运行,另一台UPS不工作,待IT负荷增加后再投入运行。这种UPS配置方案及运行模式可以提高UPS效率,降低机房能耗。


        供配电系统对数据中心能耗的影响
        数据中心的用电负荷非常巨大,并且有很多变频设备例如冷水机组、水泵、冷却塔、照明灯具等,这些变频设备会产生很大的谐波。此外,UPS、IT设备等也会产生很大的谐波。谐波对数据中心有非常大的危害,而且会增加能耗。对于用电负荷为1000kW的数据中心,进行谐波治理后,每年可节能100多万度电。

        数据中心运维能耗分析与节能
        1、提高机房环境温度
        国内机房运行温度普遍偏低。我国关于机房的国标规定,A级机房的温度为23℃~24℃。通常情况下机房管理人员将此温度设为机房精密空调的回风温度。那么,精密空调的出风温度通常是18℃~19℃。但随着芯片技术的不断提高,芯片耐高温性能也在不断更新,IT设备可正常运行的温度也在不断地提高。国外有越来越多的数据中心设计和管理人员将机房精密空调的出风温度设置到27℃。据估算,制冷参数变化1℃,可能会产生5%~10%的能耗变化。此外,提高机房环境温度还可以延长节能装置(例如“Free Cooling”免费冷源)的使用时间,提高精密空调送风温度和提高冷冻水出水温度。2008年ASHRAE给出了推荐的机房环境温度。而在白皮书《数据处理环境热指南(thermal guidelines for data processing environments)》中,该温度又有了提高。ASHRAE所给出机房环境温度是经过国际上主流IT设备供应商确认的,也就是说该机房环境温度并不与IT设备供应商的要求相抵触。
        2、UPS节能运行
        在市电供电质量好的情况下,将UPS主机运行在旁路模式,使逆变器处于“休眠”状态,但当市电不满足要求时,逆变器迅速投入工作。这种工作模式可以有效降低UPS自身损耗。
        3、有效降低能耗
        严格有效的数据中心管理可以极大的降低能耗,根据机房IT负载的变化及时调整精密空调的运行数量,调整风口地板出风面积,安装机柜盲板等措施。 

更多

粤公网安备 44030902000205号