數據中心能效指標有哪些？怎么計算？

  ICC訊 數據中心的概念本來(lái)是舶來(lái)詞匯，直到2005年以后，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)公司的興起，才大量運用于社會(huì )各行各業(yè)，特別是互聯(lián)網(wǎng)IT行業(yè)。各種企業(yè)自建數據中心(EDC)，互聯(lián)網(wǎng)數據中心(IDC)逐漸開(kāi)始出現，并在2010年達到了一個(gè)小高潮。

  數據中心也由此正式變成了一種互聯(lián)網(wǎng)基礎設施。

  我國數據中心歷經(jīng)15年的飛速發(fā)展，但目前尚未建立統一的數據中心能效指標體系，也缺乏相應的評估標準，使得各數據中心公布的能效數據往往不能準確反映真實(shí)能耗水平。

  不同的數據中心的能效結果間缺乏可比性，給業(yè)界帶來(lái)諸多不便，不利于節能減排目標的實(shí)現。

  今天，我們將根據國際相關(guān)組織的研究成果，并結合我國數據中心實(shí)際發(fā)展情況，分享四個(gè)能效指標評價(jià)指南：電能利用效率(PUE)、局部PUE、制冷/供電負載系數和可再生能源利用率，以及指標的具體測量方法。

  1、數據中心能耗組成

  眾所周知，數據中心的電能消耗主要由IT設備、制冷設備、供配電系統和照明等其他消耗電能的數據中心設備組成。

  制冷設備：是指為了保證IT設備運行所需溫濕度環(huán)境而建立的配套設施，主要是精密空調系統。

  IT設備：包括計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )和IT支撐等不同類(lèi)型的設備，主要是服務(wù)器、交換機、路由器和監控設備等。

  供配電系統：是指提供滿(mǎn)足設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：照明設備、安防設備、消防設備、傳感器設備以及KVM管理系統等。

  以上這些都是數據中心能耗組成的重要部分，也是下面四個(gè)能效指標評價(jià)指南里的重要依據。

  2、數據中心能效指標評價(jià)

  這四個(gè)能效指標是綜合考慮數據中心能效指標的可測量性、可比較性和可優(yōu)化性，得出作為數據中心能效測評的基本指標。

  第一個(gè)指標：PUE

  (Power Usage Effectiveness)

  PUE是國內外數據中心普遍接受和采用的一種衡量數據中心基礎設施能效的指標，其計算公式為：

  PUE=數據中心總耗電 ÷ IT設備耗電

  數據中心總耗電：是指維持數據中心正常運行的所有耗電，包括IT設備、制冷設備、供配電系統和其他設施的耗電的總和。

  在數據中心中，只有IT設備的耗電被認為是“有意義”的電能。

  PUE的實(shí)際含義，是計算在提供給數據中心的總電能中，有多少電能是真正應用到IT設備上。根據定義，PUE值的取值范圍為1.0~∞。數據中心機房的PUE值越大，則表示制冷和供電等配套基礎設施所消耗的電能越大。

  PUE定義簡(jiǎn)單、易于操作，只需分別測量出數據中心總消耗電能和IT設備耗電，就能計算出數據中心的PUE值。

  第二個(gè)指標：pPUE

  (PartialPUE)

  局部電能利用效率是數據中心PUE概念的衍生，用于對數據中心的局部區域或設備的能效進(jìn)行評估和分析。

  在采用pPUE指標進(jìn)行數據中心能效評測時(shí)，首先要根據需要從數據中心中劃分出不同的分區(用Zone表示)。

  例如，一個(gè)多層數據中心建筑中的一個(gè)機房，或者一個(gè)集裝箱數據中心的集裝箱模塊都可以作為一個(gè)Zone。

  局部PUE計算示意圖

  如上圖所示，把數據中心分為Zone1和Zone2兩個(gè)分區，其中N表示非IT設備耗電，I表示IT設備耗電。

  Zone0數據中心的PUE計算公式為：

  PUE=(N0+N1+N2+I1+I2)÷ (I1+I2)

  Zone1和Zone2數據中心的PUE計算公式為：

  pPUE1=(N1+ I1)÷ I1

  pPUE2=(N2+ I2)÷ I2

  局部PUE用于反映數據中心的部分設備或區域的能效情況，其數值可能大于或小于整體PUE。要提高整個(gè)數據中心的能源效率，一般首先要從提升局部PUE值較大的部分設備或區域的能效開(kāi)始。

  pPUE適用于基于集裝箱、模塊化數據中心或者由多個(gè)建筑和機房構成的較大型數據中心的局部能效評估。

  第三個(gè)指標：CLF和PLF

  CLF是Cooling Load Factor的簡(jiǎn)稱(chēng)，譯為制冷負載系數，定義是為數據中心制冷設備耗電與IT設備耗電的比值，即：

  CLF=制冷設備耗電 ÷ IT設備耗電

  PLF是Power Load Factor的簡(jiǎn)稱(chēng)，譯為供電負載系數，定義是為數據中心供配電系統耗電與IT設備耗電的比值，即：

  PLF=供配電系統耗電 ÷ IT設備耗電

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

  CLF和PLF計算示意圖

  第四個(gè)指標：RER

  Renewable Energy Ratio

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

  RER=可再生能源供電 ÷ 數據中心總耗電

  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(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等。

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

  RER計算示意圖

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

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

  隨著(zhù)5G、云計算等新興技術(shù)發(fā)展和應用，用戶(hù)需求海量增長(cháng)，我國數據中心的數量隨之急速攀升，相應的用電量也在急劇增加，已對電力供應提出新的挑戰。無(wú)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。

  資料來(lái)源：《“云計算發(fā)展與政策論壇”技術(shù)報告》