綠色電力IT建設初探

凌受水

（深圳能源集團沙角B電廠，廣東 虎門 523937）

1.前言

據(jù)統(tǒng)計，全球電腦每年向大氣層排放約3500萬噸廢氣，全球服務器每年耗電量費用達500億美元。電力和制冷問題是數(shù)據(jù)中心面臨的一大難題，IT預算中能源方面的費用劇增。在美國3年純能源成本已經(jīng)相當于IT設備購置成本，而在歐洲3年的純能源成本甚至已經(jīng)2倍于IT設備購置成本。電力消耗已成為IT支出中的龍頭老大。在中國，據(jù)統(tǒng)計2007年中國IT產(chǎn)品的總耗電相當于三峽電站2006年全年的發(fā)電量。這些數(shù)字說明，建設綠色IT是節(jié)能減排的重要方面，是科學發(fā)展的客觀需要，對于電力企業(yè)而言，綠色電力IT將減少電力企業(yè)自身的耗電量，在不增加能耗的情況下擴大電力供應，既具有經(jīng)濟價值，又具有明顯的社會效益。

2.綠色電力IT的標準

所謂綠色IT，是指能夠達到國際、國內(nèi)相應標準（尤其是節(jié)能、環(huán)保標準）并能進一步推進高性能標準的信息產(chǎn)品、信息技術及信息產(chǎn)業(yè)。其核心理念是：綠色IT產(chǎn)品必須具備節(jié)能、安全、低污染、低輻射、有利于分解和回收以及符合人體工程學等多方面特征。

綠色IT認證指標包含4個部分,一是節(jié)能，指通過中國標準認證中心頒發(fā)的CSC節(jié)能認證。二是低污染，即符合ROHS國際標準，ROHS標準是歐盟在電子產(chǎn)品中限制使用有害物品的規(guī)定。三是低輻射，采用EMI密集觸點設計，EMI密集觸點設計是指機箱內(nèi)每個構(gòu)件的連接部位都設置了高質(zhì)量的EMI彈片或觸點，使機箱部件連接更加緊密、牢固，有效防止電磁波泄露。四是易回收的綠色材料，指外包裝和部分元件由綠色材料制成，可自然降解或回收再利用。部分元件采用易回收環(huán)保材料，能夠有效控制環(huán)境污染。

3.綠色IT的節(jié)能原理

下面是IT設備能源消耗圖：

圖1 IT設備能源消耗示意圖

從這張圖可以看出電能在數(shù)據(jù)中心的流向及損耗比例。電能損耗分為三個部分，輸入的電能在經(jīng)過機房物理層時被損耗達50%左右，然后在硬件設備處損耗剩下的40%，最后是芯片，絕大部分電能轉(zhuǎn)化為熱量，總體算來只有0.0003%的輸入功率轉(zhuǎn)化為計算應用。這是IT設備能耗的三個組成部分，也是IT設備節(jié)能的三個重要方向。

4.IT廠商實施綠色IT的技術措施

目前IT廠商的節(jié)能措施主要包括三個層面：

4.1 從關鍵電源及制冷設施的設計及實施方案開始節(jié)能

傳統(tǒng)的電源方案更關注UPS的可靠性，隨著越來越多的企業(yè)重視節(jié)能，UPS的效率也成為企業(yè)CIO的重要決策因素。UPS運行負載率一般30%左右，UPS的供電效率為50%-60%。采用新技術的UPS在低負載率下也能具有高效率。

機房中空調(diào)的冷風不能100%送到服務器，大部分機房空調(diào)的效率僅在50%左右。空調(diào)的節(jié)能一方面可以從氣流組織設計進行改進，另一方面可以選擇新型的空調(diào)。數(shù)據(jù)中心的機房管理正在向精確化發(fā)展。用戶可對機房設施進行實時監(jiān)控，精確了解機房的電流、溫度、濕度，控制空調(diào)、UPS等設備的運行，達到提高效率、節(jié)約能源的目的。

4.2 在IT硬件設備處開展節(jié)能工作

服務器的新技術，包括刀片技術，虛擬化技術和服務器整合技術，正成為數(shù)據(jù)中心的重要節(jié)能技術。刀片服務器能耗低體積小只占機架，能節(jié)約機房的空間，當然可提高節(jié)能效果。服務器虛擬化可以幫助數(shù)據(jù)中心節(jié)約大量投資，提高IT架構(gòu)的管理效率，降低電力消耗，正成為下一代數(shù)據(jù)中心重要支撐技術之一。服務器虛擬化的第一個重要應用就是服務器整合。通過虛擬化進行服務器整合，往往可以達到10－15：1的整合比，大大減少物理服務器的數(shù)量，使得數(shù)據(jù)中心的總體擁有成本大大降低，數(shù)據(jù)中心的耗電量也將大大減少。服務器空閑時仍然消耗大量電能，如果在服務器空閑時將應用負載自動整合到少數(shù)幾臺服務器上，然后將其他無負載服務器置于休眠狀態(tài)，將進一步節(jié)約大量電能。

近年來，IBM在服務器、散熱、數(shù)據(jù)中心供電管理工具等領域推出的新成果有：熱診斷（Thermal Diagnostics）工具、Power Executive、后門熱交換器（Rear Door Heat eXchanger）、矢量校準冷卻技術（Calibrated Vector Cooling）和能量配置軟件（Power Configurator）等，在不降低性能和效率的情況下，為用戶采用清潔技術和保持健康環(huán)境提供了一條新途徑。其他著名IT廠商也推出了一系列綠色IT解決方案，不再列舉。

4.3 從芯片著手降低能耗

目前芯片市場上最富競爭性的兩個廠商是英特爾和AMD。這兩個廠商的產(chǎn)品在速度和性能上基本接近各有千秋，為了搶占市場取得競爭優(yōu)勢，它們在節(jié)能技術上展開了白熱化的競爭。從迅馳技術，到雙核技術，再到DPC技術，應用范圍從筆記本電腦，到臺式機再到服務器，這些技術的推廣應用使IT設備的能耗進一步降低。與性價比一樣，能耗已成為用戶選擇IT產(chǎn)品時的重要決策因素。

5.沙角B電廠建設綠色IT的探索

近年來，沙角B電廠有意識地在信息化建設中開展節(jié)能工作，建設綠色電力IT，從IT規(guī)劃開始，一直到實施、運行，都滲透綠色IT意識，取得了較好的效果。

1)、規(guī)劃階段估計數(shù)據(jù)中心的設備設計機房。根據(jù)小型機、中心交換機和服務器的數(shù)量設計機房大小，機架和服務器的擺放盡可能緊湊合理，在滿足工作需求的前提下機房面積盡可能小。機柜采用質(zhì)量上乘的系統(tǒng)組件，通風性能好。

2)、在采購UPS時不僅考慮可靠性，更注意比較各廠家UPS產(chǎn)品的效率，選用采用新技術廠家的產(chǎn)品，減少在電源環(huán)節(jié)的能耗。事實上，UPS一般也放在機房內(nèi)，如果效率低，則散發(fā)熱量多，又進一步提高了制冷負載，所以選擇高效率的UPS是非常必要的。

3)、IT設備排放大量的熱量，制冷功耗在數(shù)據(jù)中心能耗中的比重越來越大。采用高效的制冷系統(tǒng)，在機房中采用合理的冷卻方式，制冷設備的風口對著IT設備，距離盡可能近，實現(xiàn)有效制冷，提高冷卻效率。同時，制冷設備的取風口與排風口距離盡可能遠，避免冷熱空氣混合。機房辦公區(qū)與IT設備區(qū)分隔開，中間設密封和絕熱效果較好的玻璃門，平時使玻璃門處于關閉狀態(tài)。

4)、空調(diào)設備的設定溫度適當，不使機房處于過冷狀態(tài)，機房溫度保持在20℃至22℃左右就可以了。如氣溫降至20℃以下，則停用空調(diào)設備，南方的氣溫不會太低。

5)、整合服務器，讓每臺服務器均承擔相應的負載，負載過輕的服務器進行合并。新增的服務器則選用刀片式或機架式服務器，以節(jié)省能耗和空間。以前每臺服務器都配備一臺顯示器，后來我們引進了KVM切換器，所有的服務器聯(lián)接到KVM切換器，通過一套控制終端（顯示器，鍵盤，鼠標）操作所有的服務器，節(jié)省了大量顯示器，機房顯得更加簡潔和寬敞，能耗也降低了。

6)、采用綠色照明設施。綠色照明設施包括使用高效熒光燈、運動傳感器和日光明暗傳感器等。與常規(guī)照明設施相比，這些設施能減少照明用電。

7)、在所有的計算機上開啟屏保程序，屏保程序使系統(tǒng)在不經(jīng)過使用一定時間后進入休眠狀態(tài)；對服務器和PC機操作系統(tǒng)的電源管理選項作合理的設置，使系統(tǒng)根據(jù)負載選擇節(jié)能模式。這些都有助于節(jié)省電力。

6.結(jié)語

能源問題是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要制約因素，電力系統(tǒng)既是能源的供應者，又是能源的消耗者。建設綠色電力IT既能提高IT系統(tǒng)的效率，又能節(jié)約能源的使用，從而增加對社會的電力供應，而且有利于在社會上作出節(jié)約能源的表率。對于電力系統(tǒng)IT部門而言，綠色電力IT能提高可靠性降低故障率，節(jié)約用于IT維護的人力物力，可將IT預算更多地用于創(chuàng)新或推動新計劃，IT基礎設施維護越少，企業(yè)創(chuàng)新的機會就越多。建設綠色電力IT也是一個不斷探索的過程，依賴于技術進步和管理創(chuàng)新，只有持續(xù)地在兩方面下功夫，才能逐步實現(xiàn)綠色電力IT的理念。

[1]王珅.奏響綠色IT主旋律.

[2]李勝永.計算機行業(yè)勁刮綠色節(jié)能風.中國電力報.

[3]張振倫.服務器虛擬化為綠色電力加油.http://bbs.it0411.com/?495/viewspace-809.

[4]星云.追本溯源尋找數(shù)據(jù)中心的綠色大道.http://power.intozgc.com/134/134736.html.

[5]邊凱.電力消耗開支增多，節(jié)能應從IT規(guī)劃開始.