數據中心的綠色邏輯

現代社會是一個信息高度豐富的社會，每時每刻，我們都在產生、交換、存儲大量的信息。而隨著計算機網絡化應用模式的推進，目前金融、電信、民航、科學研究、教育、文化等產業都需要大量的數據中心進行支持。此外，未來的城市在向著智慧城市的方向邁進，更離不開數據中心提供的人口數據庫、法人數據庫、宏觀經濟數據庫、自然資源與環境數據庫、空間數據庫、元數據與目錄數據庫、數據倉庫等的支持。

可以說，數據中心的應用在向著各領域進行滲透。

不過，在中國大力發展信息化建設的今天，數據中心已經成為城市能耗的“大戶”。根據一份來自Gartner Analysts的分析報告顯示，IT行業的二氧化碳釋放量占全球總量的2%，相當于整個航空業的釋放總量，而數據中心則占到了IT行業中總能耗的40%。

據統計，2011年，中國的數據中心總耗電量達到700億千瓦時，占全社會用電量的1.5%，相當于2011年天津市全年用電量。目前中國有將近54萬個數據中心在運營，并正以每年18%的復合增長率高速增長，與數據中心相關的基礎設施建設市場也正如火如荼地展開。這樣的發展態勢下，降低數據中心的能耗，建設綠色數據中心的迫切性和重要性已經引發業界的集體關注。

沉重的能耗壓力

數據中心（IDC）是指一個具備高速互聯網接入帶寬、高性能的局域網絡、安全可靠的機房環境，同時又擁有完善的設備、專業化的管理、完善的應用級服務的服務平臺。數據中心服務商可以此平臺為基礎，為企業和互聯網服務提供商（ISP）、網絡內容服務商（ICP）、動態服務器頁面（ASP）等客戶提供互聯網基礎平臺服務及其他各種增值服務。

中國自上世紀80年代末開始開放互聯網端口，從此開始了數據中心的建設工作。傳統數據中心的能源處理主要分為兩部分：其中的IT設備（服務器、存儲和網絡）使用45%的能源；而支持這種設計的基礎設施，如制冷機組、加濕器、計算機房和空調（CRAC）、配電箱（PDU）、不間斷電源（UPS）、配電系統等，使用另外55%的能源。傳統數據中心由于硬件損耗高，處理器僅使用30%的能源，而系統其余部分則使用了剩余的70%，這就直接導致了服務器的利用率低下。據統計，傳統數據中心的服務器的利用率一般僅為20%，而剩余的80%都是閑置的。而傳統數據中心由于采用樓宇化部署模式，缺乏對業務發展需求的合理評估。以供配電系統為例，傳統數據中心的發展模式往往按照中期甚至終期的需求進行初始規劃和建設，必然導致機房內基礎設施長時間利用效率低下。目前傳統數據中心的過度規劃、浪費嚴重、利用效率低等問題十分嚴重，其能耗壓力也越來越大。

據IDC數據統計，中國現在服務器保有量是182萬臺，銷售額為27.7億美元，目前電力成本已經占到了銷售額的30%。北京網通數據中心皂君廟機房的負責人說，“供電不足的問題，不僅無法擴容，而且出租機架的絕大部分收入都用來付了電費……北京絕大部分機房的供電都不足。”而中石化總工程師吳正宏也說，“我們的機房是上個世紀90年代建的，到現在數百臺服務器已經擺得密密麻麻，所以節能和環保問題就顯得特別地突出。”

目前，中國正在興起新一輪數據中心建設的熱潮，但電力供應、散熱、運營成本對企業數據中心的影響日益擴大，日益攀升的能源成本正在成為企業的巨大負擔。在這樣沉重的能耗壓力下，營造節能環保的“綠色數據中心”已經刻不容緩。

落后的能源管理模式

目前中國的數據中心類型大致可以分為兩種，一種是原有的中小型、分散式的數據中心。這類數據中心大概有50萬個左右。由于建設年代比較早，能源管理標準也較低，這類數據中心在概念上僅僅是聚集了大量服務器、存儲設備和網絡設備的場所，初期建設過程中未對機房建設、氣流組織、制冷系統規劃及UPS電源規劃等做出詳細節能設計，在單位比特能耗上，這些數據中心的PUE比較落后。傳統的中小型數據中心由于空間布局、供電線路和機柜微環境布局不合理，特別是散熱及通風能力較弱，中心機房容易過度制冷或局部過熱。由于服務器集中地區過熱而導致機器宕機情形日益增多。

此外，由于技術管理不到位，隨著服務器的增加，傳統的數據中心運行維護成本快速增加、響應速度緩慢等弊端，已經成為很多企業IT構件中對資金、人力、運行投入最高以及最主要的能源和成本消耗部分。

而目前新建的數據中心大都為集中式數據中心。這類數據中心機房設備一般都高度集成，雖然集中式數據中心軟硬件資源利用率大幅提高，運維和管理成本大幅降低，但大規模的數據中心的資源消耗量更為驚人。位于豐臺區科技園區的北京鐵通IDC中心始建于2006年，機房總建筑面積達到4050平方米，相當于10個籃球場大小，其中的數據機房面積達到2020平方米。北京鐵通IDC機房采用一類市電供電，實施雙路10KV市電供電引入，兩路電源互為主備用；16臺大功率UPS組成多套的獨立雙總線供電系統，功率超過5000kW。另外，場外配備了兩臺2200kW的科勒柴油發電機組和一臺威霸柴油發電機組實時待命，發電機組自帶2噸的油庫，可以持續向設備供電8個小時以上，以應付可能發生的任何電源故障。

目前隨著企業級數據中心應用日趨復雜，無論是傳統式還是新建的數據中心，其主體設備數量都在不斷增加，但由于數據中心的能源管理涉及到計算機硬件系統（服務器、存儲設備和網絡設備等）、設備及環境監控系統、多媒體會議系統、總控中心系統、安全防范系統、空調通風系統、火災自動報警及自動滅火系統、裝飾系統、綜合布線系統、人力資源系統等多個系統，能源管理模式都較為落后。目前中國對數據中心的規劃、建設和整體解決方案還很欠缺，在大型綠色數據中心的規劃方面的研究也基本屬于空白狀態。

數據中心的綠色轉型

目前數據中心的耗電量已經十分驚人。來自中國數據中心工作組的數據顯示，中國典型數據中心的總體能耗已經達到約100萬瓦，而電力在數據中心整體成本中已經超過了50%。在中國，數據中心消耗的電量已經占全國建筑總能耗的10%，每年消耗電量相當于三峽大壩全年的產能。數據中心工作組數據中心顧問曲海峰表示，“在中國一個典型的托管性數據中心中，平均4年的電費將超過數據中心基礎設施投資，而數據中心的使用壽命可達到15年以上。”未來，中國對數據中心流量處理能力的需求將增長7至10倍，機房面積將會翻一番。可想而知，電力需求也會隨之成倍增長。因此，“綠色數據中心”的建設已經成為業界和社會的共識，特別是很多數據中心用戶，都希望借助高科技手段，提高數據中心能源利用率，建成綠色、低碳、環保的數據中心。

2013年1月，工業和信息化部聯合發改委等五部門共同發布了《關于數據中心建設布局的指導意見》，鼓勵企業利用云計算、綠色節能等先進技術進行整合、改造和升級。指導意見特別提出將充分考慮資源環境條件，引導大型數據中心優先在能源相對富集、氣候條件良好、自然災害較少的地區建設，推進“綠色數據中心”建設。此后，《工業和信息化部關于進一步加強工業節能工作的意見》則指出要開展“綠色IT”發展戰略、通信業節能減排統計指標等相關研究，推進綠色數據中心、綠色基站的建設，加快推動信息數據中心、通信機房和基站節能改造。

2012年2月27日，工信部發布《工業節能“十二五”規劃》，明確規劃了“十二五”時期的工業節能目標。其中重點提到到2015年，數據中心PUE（數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源之比）值相較“十一五”要下降8%。目前，中國典型數據中心的PUE值為2.2～3.0，遠高于世界平均水平，并且利用率僅有20%～30%。

可以說綠色數據中心的建設，是數據中心發展到一定階段的必然結果。數據中心是能耗大戶，由于涉及到整體建筑、機房、空調、UPS、服務器等IT設備、應用系統和數據管理效率等諸多方面等問題，因此其規劃、建設和運營肯定涉及到生產各種IT設備的企業，系統集成公司，也會涉及到政府出臺的標準和政府的規劃。只有在管理成本、資源整合、業務響應速度、能源管理等各方面有所突破，數據中心的綠色邏輯才會運行通暢，綠色數據中心的建設也才會順利推進。