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能耗问题已成数据中心发展瓶颈

2019年12月25日

能耗问题已成数据中心发展瓶颈

在经济发展以及企业上云的大背景下，中国社会全面进入了数字经济时代。人们的生产生活，都必须依赖于数据运算和分析。如果再考虑到5G和边缘计算的逐步落地，数据量还将继续以几何速度增长。

数据中心规模的扩张，除了对数字经济产生巨大贡献以外，其能源消耗也随之水涨船高。据工信部数据显示，截至2017年底，我国在用数据中心的机架总规模约为166万个，同比增长约33.4%，其中大型、超大型数据中心的规模增速达到约68%。其中各类在用数据中心达近28.5万个，全年耗电量超过1200亿千瓦时，约占我国全社会用电量的2%。

这一数据比三峡电站2017年976.05亿千瓦时的发电量还高30%。除此以外，仅经营互联网业务的数据中心，规划在建机架到2017年底就已达107万个，而中国的数据中心规模及能耗在可预见的未来，增长幅度仍将保持在30%左右。其对电网的压力之大，由此可窥一斑。这让数据中心集中的一线城市不堪重负。

事实上，能耗居高不下对于数据中心运营方来说影响同样巨大，中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会副主任委员曲海峰表示，数据中心作为新兴行业，其用电量无论是从单位产能还是单位建筑面积考虑，均已位居各行业前列。我国现存900—1000万台服务器，总体能耗与国际同行的顶尖水平相比，差距超过40%。

空调作为PUE的贡献大户，其电力消耗和维护成本已经是行业共识。在供配电系统上，双路供电是数据中心机房稳定运行的标配。为了把数据中心由于电力故障造成宕机的风险降到最小，还需要部署大量的UPS，并对柴油发电机系统进行定期测试。UPS的启动次数，柴油发电机的测试以及柴油保存，都是巨大的成本支出。

数据中心的能耗控制应该从建设初期到运维阶段通盘考虑。早期为了节约建设成本，后期必然要靠运维来加倍弥补，这一点对于很多老旧数据中心教训深刻。以目前国内一些早期建设的数据中心为例，除了必须对UPS，柴发之类应急设备要投入精力维护以外，由于缺乏完善的智能监控手段，还有很多地方会导致电源管理效率降低，以及能源浪费。

机柜掉电就是一个非常明显的例子。虽然掉电原因有很多，但最典型的就是老旧数据中心机房安全性等级低，没有机柜电流监测和报警，部分机柜电力负荷率偏高却无法提前发觉；或者机柜老旧可靠性低，只有一路PDU，或两路PDU来自同一个开关供电；PDU缺少分插口分断故障的能力，单台服务器故障短路导致PDU上端总开关越级跳闸，其下PDU多条同时失电；空调系统能力不足，影响机房散热，致使配电系统容量下降，跳闸；违规使用PDU插座等。在这样的情况下，机柜功率不足的老旧机房为了确保不掉电，不得不通过空置机位的办法来解决。

以现有条件来说，数据中心仅靠内部优化结构或者采用一些简单的办法，很难实现大幅度的节能。

中国的数据中心行业经历了一个较长的蛮荒发展时期，建设方在这一阶段对于能耗管控重视不足，导致后期居高不下。但对于为数众多，能耗高企的老旧数据中心来说，只有通过产品技术革新或设备升级从而达到节能降耗。至于那些新建数据中心，也不可能全部都具备“靠风吃水”的地缘优势。若想要从根本上提升数据中心的能效水平，缓解能源压力，还是要从源头入手。首先是必须做到对数据中心全运行状态的精准把控，其次要有针对性的提出策略。要实现这些，就必须未雨绸缪。

以供应商的角度来说，就是在从数据中心电源输入开始，一直到信息输出的全流程当中充分发挥数据的价值，用以监控数据中心全运行状态下的能耗水平，并做到精准施策。

数据中心行业作为近十年来伴随数字经济发展起来的新兴行业，在很多层面上都无经验可以借鉴。仅就节能降耗这一领域而言，首先是需要全行业的重视，其次必须依靠技术创新，由此方可获始终。

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