數據中心能耗及其指標

數據中心能耗及其指標

數據中心能耗構成

數據中心能耗主要來源于IT設備、照明系統、空調系統、供配電系統等。關于數據中心能耗構成的比例，國內外很多企業和學者都做了大量的調查與研究，雖然研究結果中各部分占比不盡相同，但能耗構成因素及排序基本相同。如圖1所示。

1.IT設備：由服務器、存儲和網絡通信設備等所構成的IT設備系統所產生的功耗約占數據中心總功耗的約45%。其中服務器系統約占50%左右，存儲系統約占35%，網絡通信設備約占15%。

2.空調系統：由它所產生的功耗約占數據中心總功耗的40%左右。空調系統已成為數據中心最大的能耗來源之一，常常被認為是當前數據中心提高能源效率的重點環節。

3.電源系統：由輸入變壓器和ATS開關所組成的UPS輸入供電系統，以及由UPS及其相應的輸入和輸出配電柜所組成的UPS供電系統，它們的功耗約占數據中心總功耗的10%左右。其中約7%來源于UPS供電系統，3%左右來源于UPS輸入供電系統。

4.照明系統：數據中心照明系統約占數據中心機房總功耗的3%左右。

數據中心能耗指標

1.PUE

PUE（Power Usage Effectiveness，電能利用效率）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綜合指標，由Christian Belady于2006年提出，其計算公式為：

PUE = PTotal / PIT

其中，PTotal為數據中心總耗電，PIT為數據中心中IT設備耗電。

PUE的實際含義，指的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。數據中心機房的PUE值越大，則表示制冷和供電等數據中心配套基礎設施所消耗的電能越大。PUE定義簡單、易于操作，是目前業界接受程度最高、使用最廣的數據中心整體能效評估指標，也是最符合“能源效率”通用定義的指標。

表1 數據中心主要節能措施及效果

圖1 數據中心能耗構成（來源：王克勇等）

國外先進的數據中心機房PUE值通常小于1.6，而我國的大多數數據中心的PUE值大于2.0，平均值則在2.5以上，這意味著IT設備每耗1度電，就有多達1.5度的電被非IT設備消耗掉了。

2.pPUE

pPUE(Partial PUE，局部PUE)是數據中心PUE概念的延伸，用于對數據中心的局部區域或設備的能效進行評估和分析。在采用pPUE指標進行數據中心能效評測時，首先根據需要從數據中心中劃分出不同的分區(也稱為Zone)。其計算公式為：

pPUE1= (N1+I1) / I1

其中，N1+I1為1區的總能耗，I1為1區的IT設備能耗。

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，要提高整個數據中心的能源效率，一般要首先提升pPUE值較大的部分設備或區域的能效。

3.CLF/PLF

制冷/供電負載系數分別是CLF（Cooling Load Factor，制冷負載系數）和PLF（Power Load Factor，供電負載系數）。CLF定義為數據中心中制冷設備耗電與IT設備耗電的比值；PLF定義為數據中心中供配電系統耗電與IT設備耗電的比值。

CLF和PLF可以看做PUE的補充和深化，通過分別計算這兩個指標，可以進一步深入分析制冷系統和供配電系統的能源效率。

4.RER

RER（Renewable Energy Ratio，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，以促進太陽能、風能、水能等可再生，無碳排放或極少碳排放的能源利用。

一般情況下，RER是指在自然界中可以循環再生的能源，主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等。

數據中心主要節能措施

根據國內外相關研究，數據中心節能涉及到建筑系統、冷卻系統、IT設備系統和電氣系統等多個方面，表1就羅列了目前常用的數據中心節能措施與可能的節能效果。

（作者單位為南京農業大學圖書與信息中心）