數(shù)據(jù)中心綠色技術(shù)及其發(fā)展研究

岳玉 曹可建 郭亮

中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-6868 （2015） 05-0045-005

摘要：提出了數(shù)據(jù)中心在制冷、供配電和ICT設(shè)備等方面的綠色技術(shù)，并指出通過(guò)對(duì)xUE系列指標(biāo)的分析可以了解PUE參數(shù)的局限性。認(rèn)為能源使用效率（PUE）并不是追求的最終目標(biāo)，但不會(huì)影響對(duì)于綠色技術(shù)的創(chuàng)新和使用。指出未來(lái)需要不斷加大技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和政策等各方面的投入力度，才能逐步實(shí)現(xiàn)中國(guó)數(shù)據(jù)中心的綠色健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：制冷；供配電；ICT設(shè)備；PUE 綠色技術(shù)B

Abstract： This paper proposes some green technologies for cooling， power supply and distribution， and ICT equipment in Internet data center （IDC）. By analyzing the configurations of xUE， the limitation of PUE can be clearly shown. PUE （power usage effectiveness） is not the ultimate goal that we pursue， but will not affect our innovation and use of green technology. In the future， we should increase the support for such technologies， standards， and policies to realize the high energy efficient development of IDCs.

Key words：cooling；power supply and distribution；ICT equipment；PUE green technology

一直以來(lái)，信息、通信和技術(shù)（ICT）產(chǎn)業(yè)特別是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）的能耗是一個(gè)令業(yè)界頭痛的大問(wèn)題。歐美地區(qū)較早就開(kāi)始關(guān)注數(shù)據(jù)中心的能耗和綠色化問(wèn)題。早在2008年，歐盟就發(fā)布了《能效行為準(zhǔn)則》，該準(zhǔn)則是企業(yè)界對(duì)于電子類產(chǎn)品能效的一種自愿性承諾，目前已經(jīng)推出針對(duì)數(shù)據(jù)中心的能效行為準(zhǔn)則。在美國(guó)，越來(lái)越多的科技企業(yè)如微軟、Facebook和Twitter等都積極去人口密度較低、電力能源價(jià)格較低的小鎮(zhèn)展開(kāi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)。亞洲各國(guó)和地區(qū)也逐漸開(kāi)始關(guān)注能耗問(wèn)題：韓國(guó)于2008制訂了《低碳綠色增長(zhǎng)的國(guó)家戰(zhàn)略》，提出大力發(fā)展低碳技術(shù)產(chǎn)業(yè)、強(qiáng)化應(yīng)對(duì)氣候變化能力、提高能源自給率和能源福利，以全面提升綠色競(jìng)爭(zhēng)力；日本政府于2009年公布了《綠色經(jīng)濟(jì)與社會(huì)變革》的政策草案，提出通過(guò)實(shí)行削減溫室氣體排放等措施，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展；新加坡于2011年發(fā)布《SS564》，該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)認(rèn)證管理體系，它為數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)節(jié)能提供了方法[1]。

作為一個(gè)數(shù)據(jù)中心大國(guó)，中國(guó)很有必要對(duì)綠色技術(shù)進(jìn)行研究，并通過(guò)國(guó)際通行的能源使用效率（PUE）參數(shù)比較，從根本上促進(jìn)中國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的健康綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變。

1 IDC綠色技術(shù)研究

1.1制冷技術(shù)

據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，制冷耗電占到整個(gè)數(shù)據(jù)中心耗電的將近一半，所以制冷采取綠色技術(shù)進(jìn)行節(jié)能的意義非常重大。

目前，綠色制冷技術(shù)主要是利用自然冷源進(jìn)行冷卻以節(jié)省能源，常見(jiàn)的有新風(fēng)節(jié)能技術(shù)、乙二醇自然冷卻技術(shù)等。

（1）新風(fēng)技術(shù)

新風(fēng)技術(shù)是利用機(jī)房室外的自然環(huán)境為制冷源，當(dāng)室外空氣溫度比室內(nèi)低一定程度時(shí)，通過(guò)新風(fēng)節(jié)能裝置引進(jìn)符合機(jī)房空氣質(zhì)量要求的室外自然新風(fēng)，與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣直接進(jìn)行熱量交換，降低機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度以滿足機(jī)房環(huán)境要求，從而達(dá)到節(jié)省空調(diào)制冷量、節(jié)約能源的目的。機(jī)房新風(fēng)節(jié)能通常采用的主要有通過(guò)風(fēng)扇直接進(jìn)入、采用濕膜通風(fēng)設(shè)備進(jìn)入以及利用智能換熱設(shè)備進(jìn)入等一系列新技術(shù)。

（2）乙二醇自然冷卻技術(shù)

空調(diào)制冷主要靠壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)將系統(tǒng)內(nèi)的氟利昂從氣體壓縮成高溫高壓的液體，再通過(guò)室外冷凝及室內(nèi)蒸發(fā)，吸收室內(nèi)的熱量，這需要消耗大量的電能。乙二醇節(jié)能機(jī)組利用冬季室外冷源，通過(guò)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，將室內(nèi)的熱量傳送到室外冷凝器，再由室外冷凝器將乙二醇液體的熱量散發(fā)出去，大大減少系統(tǒng)的耗電量，在保證機(jī)房的恒溫、恒濕和潔凈條件下，節(jié)能降耗。

1.2供配電技術(shù)

在數(shù)據(jù)中心中，供配電系統(tǒng)的耗電占到整個(gè)數(shù)據(jù)中心耗電的四分之一左右。隨著IDC中各種ICT設(shè)備板卡密度越來(lái)越大，數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的功率密度也越來(lái)越高，這對(duì)供配電系統(tǒng)提出了更高的技術(shù)要求。

（1） 開(kāi)關(guān)電源休眠技術(shù)

開(kāi)關(guān)電源整流模塊的能量消耗包括輸出功耗、帶載損耗、空載損耗3個(gè)部分，其中輸出功耗是根據(jù)負(fù)載電流大小決定的，無(wú)法降低能耗；帶載損耗取決于整流模塊的工作效率；而空載損耗則是負(fù)荷未達(dá)額定容量造成的。

開(kāi)關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)就是根據(jù)負(fù)載電流大小，與系統(tǒng)的實(shí)配模塊數(shù)量和容量相比較，通過(guò)智能“軟開(kāi)關(guān)”技術(shù)，來(lái)自動(dòng)調(diào)整工作整流模塊的數(shù)量，使部分模塊處于休眠狀態(tài)，把整流模塊調(diào)整到最佳負(fù)載率下工作，從而降低系統(tǒng)的帶載損耗和空載損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

（2） 高壓直流供電技術(shù)

24 V、48 V、60 V等直流供電技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。為了區(qū)分，業(yè)內(nèi)將200 V以上的直流稱為高壓直流。目前，歐洲的研究機(jī)構(gòu)一般進(jìn)行350～400 V標(biāo)準(zhǔn)的研究和實(shí)驗(yàn)，而中國(guó)制訂的標(biāo)準(zhǔn)是240 V。

相比傳統(tǒng)不間斷電源（UPS）供電，高壓直流供電系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)側(cè)減少了一次直流（DC）/交流（AC）變換，在IT設(shè)備側(cè)減少了一次AC/DC變換，從而提高了電源的使用效率，并且能夠有效地提高供電系統(tǒng)的可靠性。

1.3 ICT設(shè)備技術(shù)

（1）核心網(wǎng)設(shè)備動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)

核心網(wǎng)設(shè)備大部分時(shí)間處于輕載狀態(tài)，此時(shí)大部分業(yè)務(wù)處理設(shè)備或者單板卻仍然在消耗能源，如果能將處于空閑狀態(tài)的設(shè)備或單板進(jìn)行休眠或關(guān)閉，就能夠減少設(shè)備的整體功耗。

單板休眠技術(shù)是在話務(wù)量低谷時(shí)，使部分單板平滑進(jìn)入省電的休眠待機(jī)狀態(tài)，并在話務(wù)量提升到一定程度時(shí)自動(dòng)喚醒單板，以提供更多的處理能力。

CPU動(dòng)態(tài)降頻降壓技術(shù)是根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的處理能力。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控CPU占用率情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前CPU占用率低于設(shè)定閥值時(shí)，就對(duì)CPU進(jìn)行降頻操作；當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前CPU占用率高于設(shè)定閥值時(shí)，就對(duì)CPU進(jìn)行升頻操作，以降低CPU功耗。

（2）接入網(wǎng)設(shè)備動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)

·按端口關(guān)斷技術(shù)

隨著技術(shù)能力的提高，現(xiàn)在單個(gè)業(yè)務(wù)板的接口密度越來(lái)越大，但在實(shí)際的應(yīng)用中并不是所有的端口都在使用，這樣以來(lái)就會(huì)帶來(lái)一些硬件上資源的浪費(fèi)。

按端口關(guān)斷技術(shù)就是通過(guò)對(duì)端口在位狀態(tài)的定時(shí)查尋，根據(jù)其在位狀態(tài)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通道使能或關(guān)斷。目前還不是所有的硬件都能支持在位狀態(tài)檢測(cè)。

·按流量/按業(yè)務(wù)低功耗設(shè)計(jì)

有統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，通常情況下端口的峰值流量不足50%，一天內(nèi)平均流量不足20%。因此，提高設(shè)備的硬件資源利用率，基于業(yè)務(wù)量的動(dòng)態(tài)功耗設(shè)計(jì)成為重要的節(jié)能技術(shù)。按流量的動(dòng)態(tài)節(jié)能主要包括流量檢測(cè)和預(yù)判、硬件資源適配調(diào)整、流量突發(fā)的快速響應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù)。

（3）服務(wù)器動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)

·處理器降頻和休眠技術(shù)

基于硬件支持，目前服務(wù)器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了處理器內(nèi)核工作頻率隨業(yè)務(wù)壓力變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整。內(nèi)置的分組控制單元（PCU）可對(duì)CPU內(nèi)核進(jìn)行精確的電源狀態(tài)調(diào)節(jié)，提供多達(dá)15級(jí)功耗（頻率）狀態(tài)以滿足不同應(yīng)用負(fù)荷的能耗控制需求，使CPU的能耗曲線更接近應(yīng)用負(fù)載曲線。當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)載下降到某一門(mén)限值時(shí)，處理器內(nèi)核工作頻率也會(huì)隨之下降到某一新的頻點(diǎn)，根據(jù)新的頻點(diǎn)，處理器核電壓做出相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，從而使實(shí)際功耗最低，服務(wù)器以更低功耗獲得同樣的性能。

當(dāng)處理器處于空閑狀態(tài)時(shí)，可以使其中的一個(gè)或幾個(gè)內(nèi)核進(jìn)入休眠狀態(tài)；根據(jù)業(yè)務(wù)需要再逐步喚醒處理器內(nèi)核。如果整個(gè)系統(tǒng)都處于空閑狀態(tài)，那么可以使系統(tǒng)進(jìn)入深度休眠狀態(tài)；當(dāng)業(yè)務(wù)忙時(shí)，喚醒系統(tǒng)。對(duì)于刀片系統(tǒng)，當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)荷低時(shí)，將業(yè)務(wù)集中到某幾塊線卡中，使空閑線卡進(jìn)入深度休眠狀態(tài)；當(dāng)業(yè)務(wù)量上升到一定程度時(shí)空閑線卡喚醒[2]。

（4）存儲(chǔ)設(shè)備動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)

·智能動(dòng)態(tài)能耗控制技術(shù)

存儲(chǔ)設(shè)備主要是由基于CPU的控制器和磁盤(pán)陣列組成的，在存儲(chǔ)設(shè)備的使用過(guò)程中，在不同時(shí)段設(shè)備的“忙”“閑”可能不一樣，智能動(dòng)態(tài)能耗管理就讓設(shè)備“忙”的時(shí)候能耗高，“閑”的時(shí)候能耗低。CPU有“忙”有“閑”，現(xiàn)在的CPU架構(gòu)基本都支持動(dòng)態(tài)能耗控制，即“忙”的時(shí)候CPU用較高的電壓全速運(yùn)行，“閑”時(shí)用較低電壓低速運(yùn)行，在無(wú)業(yè)務(wù)處理時(shí)，CPU便可以進(jìn)入“休眠”狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

·磁盤(pán)休眠和下電技術(shù)

磁盤(pán)休眠和磁盤(pán)降速技術(shù)可按磁盤(pán)負(fù)荷情況控制磁盤(pán)工作于4種狀態(tài)：全速工作、磁盤(pán)空閑、磁盤(pán)休眠、磁盤(pán)下電。有一套自適應(yīng)控制算法控制磁盤(pán)的下電時(shí)間。以SAS盤(pán)為例，磁盤(pán)正常運(yùn)行功耗約為20 W，在休眠時(shí)其功耗大約為1 W，單盤(pán)可節(jié)能19 W。一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備的盤(pán)數(shù)越多，節(jié)能效果越顯著。

2 xUE的研究

2.1 PUE的概念

2007年，綠色網(wǎng)格（TGG）首次在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域提出了PUE的概念。此后，PUE逐漸成為國(guó)際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率衡量指標(biāo)，也是考察數(shù)據(jù)中心綠色、節(jié)能、環(huán)保水平的重要指標(biāo)。PUE是一個(gè)比率，越接近1表明能效水平越好，其計(jì)算公式為：

數(shù)據(jù)中心的總能耗是維持?jǐn)?shù)據(jù)中心正常運(yùn)行的所有能耗，包括IT設(shè)備、制冷設(shè)備、供配電系統(tǒng)和其他設(shè)施的能耗的總和。如果數(shù)據(jù)中心所在建筑同時(shí)用于辦公等其他用途，則辦公等所耗電能不包括在數(shù)據(jù)中心總能耗中。在數(shù)據(jù)中心中，只有IT設(shè)備能耗被認(rèn)為是“有意義”的電能。

2.2其他參數(shù)概念

2.2.1可再生能源利用率

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、生物能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿取？稍偕茉磳?duì)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。與可再生能源相對(duì)的是煤、石油等化石燃料及核能[3]。

可再生能源利用率（RER）用于衡量數(shù)據(jù)中心利用可再生能源的情況，以促進(jìn)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生、無(wú)碳排放或極少碳排放的能源利用。

RER的定義為：

2.2.2 CUE和WUE

TGG分別在其32號(hào)和35號(hào)白皮書(shū)對(duì)碳使用效率（CUE）和水使用效率（WUE）進(jìn)行了定義和解釋。一般來(lái)講，數(shù)據(jù)中心的能源都來(lái)自于電網(wǎng)，不會(huì)產(chǎn)生本地CO2，那么CUE被定義為：

在（3）中，整個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗與PUE計(jì)算公式中的分子是一樣的參數(shù)，所以CUE的單位是kg/kWh。

數(shù)據(jù)中心的WUE被定義為：

可見(jiàn)，WUE的單位是 L/kWh。

CUE能夠幫助數(shù)據(jù)中心的管理人員更好地了解和衡量基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生的溫室氣體排放量以及影響，而WUE則是能夠讓工作人員更好地了解和衡量對(duì)水資源的使用。它們跟PUE一起，形成xUE系列參數(shù)，用以衡量和比較數(shù)據(jù)中心的綠色化水平。

2.3 PUE的局限性

2.3.1綠色技術(shù)對(duì)PUE的影響

毫無(wú)疑問(wèn)，綠色技術(shù)的使用將降低數(shù)據(jù)中心的總耗電P總，和ICT設(shè)備的總耗電PIT，假設(shè)制冷、供配電以及ICT等綠色技術(shù)減少的總的耗電量為⊿P總，而單純ICT綠色技術(shù)減少的總耗電量為⊿PIT ，則會(huì)產(chǎn)生（5）：

PUE綠色 = （P總 -⊿P總）/（PIT-⊿PIT ） （5）

可以得到使用了綠色技術(shù)后的PUE綠色與原來(lái)PUE的差值為：

整理可以得：

能夠確定的是，PIT -⊿PIT >0，由此可以得到結(jié)論：

（1）如果當(dāng)⊿P總/⊿PIT > PUE 時(shí)，PUE綠色 -PUE < 0 ，綠色技術(shù)的使用將帶來(lái)PUE絕對(duì)值的降低。

（2）如果當(dāng)⊿P總/⊿PIT0， 綠色技術(shù)的廣泛使用將帶來(lái)PUE絕對(duì)值的升高。

可見(jiàn)，各種綠色技術(shù)的使用給PUE帶來(lái)的影響是不確定的。很可能會(huì)出現(xiàn)使用了較多的綠色技術(shù)，但PUE反而升高的情況。此時(shí)作為一個(gè)指標(biāo)，PUE顯現(xiàn)出一定局限性，如何避免這種局限性需要進(jìn)一步研究。

2.3.2 波谷用電對(duì)PUE的影響

電力是一種難以儲(chǔ)存或儲(chǔ)存成本很高的特殊商品，應(yīng)該盡量做到即時(shí)生產(chǎn)、即時(shí)消費(fèi)。早在2010年，發(fā)改委、電監(jiān)會(huì)等六部委就聯(lián)合印發(fā)《電力需求側(cè)管理辦法》，針對(duì)電力需求提出了16項(xiàng)定性或定量的管理措施，其中提到“將推動(dòng)并完善峰谷電價(jià)制度，鼓勵(lì)低谷蓄能”等，該《辦法》于2011年1月1日起開(kāi)始實(shí)施。

該《辦法》促使IDC企業(yè)積極采用蓄冰池等技術(shù)來(lái)充分使用波谷電進(jìn)行制冷蓄能，這樣既貫徹了政府的政策，也會(huì)在一定程度上降低數(shù)據(jù)中心的制冷費(fèi)用，是一個(gè)降低運(yùn)營(yíng)成本的很好的做法。這種方式將高峰用電轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，既緩解了高峰電力供需缺口，又促進(jìn)了電力資源的優(yōu)化配置，是一項(xiàng)“削峰填谷”的雙贏策略。但是對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，是否進(jìn)行波谷蓄能對(duì)總的制冷量和總的電能消耗的影響不會(huì)太大，所以這種方式在PUE上不一定會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。但是很明顯，這種方式對(duì)整個(gè)社會(huì)的用電平衡具有積極的貢獻(xiàn)[4]。

3 中國(guó)IDC綠色技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)狀

3.1大型IDC運(yùn)營(yíng)商的新技術(shù)嘗試

2012年底到2013年初，云計(jì)算發(fā)展與政策論壇對(duì)百度、騰訊、阿里以及三大運(yùn)營(yíng)商的6個(gè)典型機(jī)房進(jìn)行了綠色技術(shù)的調(diào)研和分級(jí)評(píng)估。這6家目前中國(guó)最大的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始在實(shí)踐中采用更多的綠色技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能。

其中，百度M1數(shù)據(jù)中心實(shí)踐了“數(shù)據(jù)中心是一個(gè)整體，節(jié)能從源頭開(kāi)始”這一理念，通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施、IT設(shè)備和軟件協(xié)同，打造出高效綠色數(shù)據(jù)中心，取得了PUE第一的佳績(jī)。位于天津的騰訊某數(shù)據(jù)中心單元大規(guī)模應(yīng)用冷熱通道隔離、水側(cè)自然冷卻、自然風(fēng)冷卻、變頻技術(shù)、分時(shí)式制冷等多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，綠色節(jié)能能力居于中國(guó)領(lǐng)先水平。中國(guó)電信的永豐國(guó)際數(shù)據(jù)中心從設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營(yíng)維護(hù)，均采用先進(jìn)的綠色節(jié)能理念，通過(guò)冰蓄冷、水冷自然冷源、高壓直供、分散式供電、太陽(yáng)能等新技術(shù)以及科學(xué)運(yùn)維，獲得了顯著的節(jié)能效果。

位于杭州的阿里巴巴某數(shù)據(jù)中心是阿里巴巴集團(tuán)與杭州電信聯(lián)合建設(shè)的高效綠色數(shù)據(jù)中心，積極采用高壓直流、市電直供、新風(fēng)自然冷卻等技術(shù)，并在直流服務(wù)器等方面獲得了突破，節(jié)能效果十分顯著。位于無(wú)錫的中國(guó)移動(dòng)某數(shù)據(jù)中心通過(guò)密閉精確送風(fēng)、配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等綠色節(jié)能技術(shù)和完善的節(jié)能管理方法，實(shí)現(xiàn)能源效率的顯著提升，為傳統(tǒng)中小型數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能改造樹(shù)立了典范。位于天津的中國(guó)聯(lián)通華苑國(guó)際數(shù)據(jù)港采用了諧波治理、高壓水噴霧等綠色節(jié)能技術(shù)，實(shí)施了提高機(jī)房送風(fēng)溫度、電能精細(xì)化管理等節(jié)能措施，為探索租賃型數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3.2 IDC產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近7年來(lái)，中國(guó)IDC市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)了約6倍。相比歐美發(fā)達(dá)地區(qū)，中國(guó)數(shù)據(jù)中心數(shù)目龐大，但規(guī)模偏小。當(dāng)前，為滿足快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，各地加快了數(shù)據(jù)中心特別是中大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)步伐。但是，在發(fā)展的同時(shí)，我們還面臨著一些挑戰(zhàn)和持久戰(zhàn)問(wèn)題。

首先是新技術(shù)創(chuàng)新和引入緩慢。中國(guó)數(shù)據(jù)中心平均能效利用率普遍在2.2～3之間，而發(fā)達(dá)國(guó)家多為1.5左右，谷歌等大型互聯(lián)網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)中心甚至能夠達(dá)到1.1或更低。由于缺乏足夠的政策支持和引導(dǎo)，以及早期的資金投入比較大等因素，導(dǎo)致中國(guó)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)企業(yè)通常采取跟隨戰(zhàn)略，投資意愿不強(qiáng)，創(chuàng)新能力不足，技術(shù)引進(jìn)緩慢。

其次是共享意識(shí)不強(qiáng)。就國(guó)際上來(lái)看，雖然各互聯(lián)網(wǎng)巨頭一向?qū)ζ鋽?shù)據(jù)中心諱莫如深，但還是能夠開(kāi)放一些最佳實(shí)踐，特別是Facebook的OCP項(xiàng)目，將其硬件設(shè)計(jì)開(kāi)源，體現(xiàn)出行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的責(zé)任感和使命感。在中國(guó)，企業(yè)對(duì)于新技術(shù)的共享意愿不強(qiáng)，只有極少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)愿意向社會(huì)公開(kāi)他們的技術(shù)細(xì)節(jié)。表面上看這是企業(yè)的共享意識(shí)問(wèn)題，但是往深層次看，實(shí)際上這是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問(wèn)題。

還有一點(diǎn)是數(shù)據(jù)中心布局不合理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)可以提供IDC服務(wù)的數(shù)據(jù)中心有500個(gè)左右，主要分布在北京、廣東、華東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、業(yè)務(wù)量大和帶寬資源充足的地區(qū)。這些地區(qū)本來(lái)的自然條件、能源供應(yīng)的情況就不太理想，數(shù)據(jù)中心的扎堆給這些地區(qū)的能源使用更是帶來(lái)了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

4 對(duì)中國(guó)數(shù)據(jù)中心發(fā)展的

建議

我們發(fā)現(xiàn)PUE存在一定的局限性，所以PUE不是我們追求的最終目標(biāo)，但這不會(huì)影響我們對(duì)于綠色技術(shù)的創(chuàng)新和使用。中國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗使用效率較低是不爭(zhēng)的事實(shí)，我們需要采取一定的措施來(lái)推動(dòng)和促進(jìn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（1）需要加大新技術(shù)的研發(fā)力度。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本是技術(shù)，數(shù)據(jù)中心的各個(gè)相關(guān)方面，包括供配電、制冷和ICT設(shè)備等，中國(guó)都有領(lǐng)先的制造商，但是各種先進(jìn)技術(shù)還主要為其他國(guó)家的廠商掌握。面對(duì)巨大的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，需要這些企業(yè)將使命感和責(zé)任感轉(zhuǎn)化為對(duì)新技術(shù)研發(fā)和推廣的動(dòng)力。只有掌握了核心技術(shù)才能真正掌握主動(dòng)權(quán)。

（2）加大標(biāo)準(zhǔn)化力度。目前，已有多個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)積極開(kāi)展數(shù)據(jù)中心相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。2013年4月，工信部發(fā)布了《電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）總體技術(shù)要求》、《電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）的能效測(cè)評(píng)指標(biāo)》、《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心分級(jí)分類技術(shù)要求》等4個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅僅是一個(gè)起點(diǎn)，對(duì)于支撐中國(guó)IDC行業(yè)的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要進(jìn)一步加強(qiáng)IDC運(yùn)營(yíng)維護(hù)等其他方面的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)度。

（3）加大政策支持力度 。政策對(duì)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展具有推動(dòng)作用，2012年11月30日由由工業(yè)和信息化部發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）業(yè)務(wù)和因特網(wǎng)接入服務(wù)（ISP）業(yè)務(wù)市場(chǎng)準(zhǔn)入工作的實(shí)施方案》放開(kāi)了IDC牌照的申請(qǐng)；2013年初由工業(yè)和信息化部等部門(mén)發(fā)布的《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見(jiàn)》為數(shù)據(jù)中心提供了宏觀的建設(shè)指導(dǎo)。行業(yè)還需要一些實(shí)踐指南、與電力政策掛鉤等等鼓勵(lì)性政策，來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)數(shù)據(jù)中心的良性發(fā)展。另外，政策對(duì)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展具有保駕護(hù)航的作用。需要有更多的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相關(guān)方面的政策出臺(tái)，以保護(hù)和推動(dòng)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

（4）加大評(píng)測(cè)體系支撐力度。測(cè)評(píng)有利于行業(yè)內(nèi)的橫向?qū)Ρ龋⒖梢源龠M(jìn)競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)，測(cè)評(píng)也有利于政府對(duì)IDC行業(yè)的掌控。2013—2014年，工信部電信研究院開(kāi)展了兩輪綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)測(cè)工作，評(píng)估對(duì)象包括阿里巴巴、騰訊、百度等三大互聯(lián)網(wǎng)公司，以及中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)等三大運(yùn)營(yíng)商以及業(yè)內(nèi)一些IDC運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心。這也是中國(guó)國(guó)內(nèi)依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、由第三方組織開(kāi)展的權(quán)威評(píng)估活動(dòng)，評(píng)估得到了TGG等國(guó)際組織的大力支持。從發(fā)布的評(píng)估結(jié)果來(lái)看，部分云計(jì)算數(shù)據(jù)中心通過(guò)一系列先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，能源有效利用率已經(jīng)能夠達(dá)到74%（PUE為 1.36），中國(guó)的數(shù)據(jù)中心行業(yè)與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距正在逐漸縮小。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，中國(guó)已成為數(shù)據(jù)中心大國(guó)，只是很多數(shù)據(jù)中心是直接從機(jī)房改造而來(lái)，當(dāng)時(shí)的改造主要從業(yè)務(wù)快速部署的角度出發(fā)，而關(guān)于能效方面考慮得較少，這導(dǎo)致中國(guó)數(shù)據(jù)中心的平均能效水平較低。但我們也應(yīng)該注意到，中國(guó)新建的很多數(shù)據(jù)中心已經(jīng)在積極地進(jìn)行更多新技術(shù)的嘗試和應(yīng)用。百度2015年7月建成的陽(yáng)泉數(shù)據(jù)中心太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目成功并網(wǎng)發(fā)電，這是太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的首例應(yīng)用；9月，阿里巴巴的千島湖數(shù)據(jù)中心正式啟用，因地制宜地采用深層湖水進(jìn)行制冷，這是中國(guó)首個(gè)利用自然水冷卻的數(shù)據(jù)中心，與普通數(shù)據(jù)中心相比，它一年可節(jié)電約數(shù)千萬(wàn)度，減少的碳排放量相當(dāng)于1萬(wàn)多噸標(biāo)煤。我們通過(guò)研究IDC在制冷、供配電和ICT設(shè)備方面的綠色新技術(shù)，不斷加大技術(shù)創(chuàng)新和引入力度，加大政策的支持力度，加快相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂力度以及測(cè)評(píng)體系的支撐力度，從而實(shí)現(xiàn)中國(guó)數(shù)據(jù)中心的綠色健康發(fā)展。