上海市公共機構綠色數據中心（機房）建設與用能狀況研究

金浩敏 何錦絲上海市機關事務管理局

上海市公共機構綠色數據中心（機房）建設與用能狀況研究

金浩敏 何錦絲
上海市機關事務管理局

課題組選取20個具有代表性的調研對象,摸清全市公共機構綠色數據中心(機房)現狀,結合全球發展趨勢,提出相關對策與建議。

數據中心；管理制度；標準與規范

隨著信息化快速發展，全球數據中心建設步伐明顯加快，總量已超過300萬個，耗電量占全球總耗電量的比例為1.1～1.5%，其高能耗問題已引起各國政府的高度重視，并且將綠色數據中心建設，實現其能源利用效率最大化和環境影響最小化作為節能減排工作重點。此次課題研究，旨在深入貫徹落實黨的十八屆五中、六中全會精神，積極踐行綠色發展理念，推進生態文明建設，為上海公共機構“十三五”節能工作開好局，進一步提高公共機構數據中心能源利用效率，完善相關配套政策提供數據、理論及技術支撐。

1 綠色數據中心的基本概念及發展趨勢

隨著全球信息產業和信息技術的飛速發展，信息化建設已成為國家經濟的重頭戲，信息化水平的高低已成為衡量一個國家全球競爭力強弱的重要指標。但與此同時，數據中心的高耗能，與全球能源形勢日趨緊張、資源環境壓力日益增大的矛盾也逐步顯現。因此，采用創新技術建設新一代綠色數據中心及改造現有數據中心，將成為信息化發展的一種趨勢。所謂綠色數據中心是指，具有規模化整合、綠色環保節能、高密度和高容量、負載動態自適應、可視和高度自動化等特點的數據中心。綜觀國內外研究，綠色數據中心逐步呈現出集約化、高密度機柜、模塊化、虛擬化、云存儲/云計算、人機分離智能化管理等發展趨勢。

2015年，我國發布了《工業和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局關于印發國家綠色數據中心試點工作方案的通知》，明確提出創建綠色數據中心的總體設想：注重能效提升與低碳環保并重，技術與管理并行的方針，但在實踐中，卻還有很大改善的空間。據有關數據顯示，預計到2020年，數據中心年均電能消耗量將占全球年均總電能消耗量的1%。反觀我國，近年來雖然數據中心發展迅猛，總量超過40萬個，但年耗電量卻超過了全社會用電量的1.5%，其中大多數數據中心的PUE普遍>2.0，與國際先進水平相比，節能潛力巨大。

2 全市公共機構數據中心的現狀及存在問題

為了摸清全市公共機構數據中心現狀，課題組選取20個具有代表性的調研對象，包括11個市級機關、3個市屬高校、3個三甲醫院和3個其他公共機構進行實地調研。調研發現，全市公共機構數據中心用電量約占整個建筑用電總量的10~30%左右，其比例根據不同建筑規模，機房面積及用途變化有所浮動，對照國家行業標準，上海公共機構數據中心的單位建筑面積能耗偏高，節能潛力較大。

此外，通過對各數據中心的業務類型、面積、圍護結構、用能設備、能源計量情況、能耗及能效情況、能源管理現狀、廢舊設備回收情況、冗余潛力、遠端控制等12個方面進行對比研究，發現主要存在3方面問題：

（1）前期政策不細化

主要表現在建設分散和規劃無序上，因入駐時間或者信息化建設需求不同，公共機構的數據中心存在分散報批、分散建設的問題，甚至一幢建筑內并存數十個數據中心，大大降低了空間利用率和能效水平；在調研中，還發現大部分公共機構缺少對IT設備需求與業務需求關系的科學分析，缺乏對現有機房空間和機架排位的合理規劃、利用，導致部分數據中心IT設備的保有量高于信息業務的實際需求，超出正常安全冗余度。

（2）管理措施不到位

管理權限不明，多頭管理現象突出。如機房通信設備歸單位信息部門管理，供配電、UPS、空調等設備卻歸工程部總務科管理，不同管理部門給節能目標提出、節能措施落實帶來了較大難度；改造動力不足，資金籌集困難。公共機構屬財政撥款單位，能源成本壓力小，缺乏改造內生動力，甚至很多機房管理者常以保障業務需求或機房安全為由，人為設置障礙。加之節能改造需大量資金投入，動輒百萬或千萬，在無專項經費保障下，一般公共機構只能“望而卻步”。

（3）人才技術不匹配

專業人員匱乏，大部分數據中心僅關注機房設備的安全穩定運行，極少關注節能增效。管理人員大多不具備節能知識和技能，部分設施設備實際已具備改造的需求和可能，卻無法及時發現，提出可行性方案；計量網絡不完善，大部分公共機構缺乏對數據中心用能現狀的分析，部分公共機構未對數據中心各用能系統實施分項計量，導致數據不完整和低可信度，影響了公共機構數據中心節能工作的全面深入推進。

3 相關對策與建議

數據中心整體能耗水平與構成數據中心各個系統的基礎設施息息相關，我們要堅持從數據中心全生命周期各環節入手，以合理規劃為前提、以精準建設為保障、以精細運營為落實，以持續優化作改進，以節能技術作支撐，多管齊下，真正做好數據中心的節能管理。

（1）加強政策引導，完善工作機制

1）以“全生命周期”理論指導相關配套政策的研究制定，重點強化對新建數據中心的前期規劃調研和建設方案評審，為高耗能數據中心改造提供政策引導，從建設、運維、改造等多個管理環節為綠色數據中心創造有利的政策環境。各公共機構管理層應重視節能改造工作，設立專門管理部門，職能部門應加強新建數據中心的前期規劃和審批。2）公共機構管理部門應逐步增強管理意識和管理能力，完善規章制度，將用能監測、設備管理、環境評估、消防安全、人員管理、設備回收處置等內容納入管理制度，并追蹤制度的執行效果，強化執行效果。3）將綠色數據中心建設納入節能目標管理范疇，明確職責權限，落實責任到人、到崗。各單位根據目標管理要求，制定節能改造和管理改進的計劃方案，各級公共機構節能主管部門應當完善定期考察制度，形成前期審批、中期監督、后期評價全過程的閉環管理，確保相關政策要求落到實處、取得實效。

（2）創新工作模式，提升管理能力

1）轉變思路模式，以“政府主導、市場參與，集約高效、開放融合，規范有序、安全可檢”為原則，逐步轉變電子政務發展方式，充分運用云計算、大數據等理念、技術，建立市區兩級電子政務云平臺，實現基礎設施共建共用、信息系統整體部署、數據資源匯聚共享和業務應用有效協同。2）利用市場化手段，對既有機房改造，鼓勵采用合同能源管理模式。市區兩級節能主管部門建議設置專項資金，用于項目的實地踏勘、可行性研究及方案專家論證等工作，并擇優選擇合同能源管理公司。同時，需激發主管部門積極性，打造主管部門、業主單位及節能服務公司“三位一體”的合作模式，實現效率和效益最大化。3）優化運維管理，一要嚴格規范操作流程，定期巡視設備運行狀況，檢查關鍵設備及部件的可靠性，保證系統穩定運行；完善機房環境動力監控系統，及時發現漏水、溫濕度異常及設備報警等情況；建立機房用能、環境、人員出入、設備更格等基本信息合賬制度；做好空調系統的維護保養工作，減少室內冷氣外漏或室外熱量侵入。二要優化運行策略，加強對運維管理人員的技能培訓，鼓勵運維管理人員根據實際情況，優化完善管理策略，對提出合理化建議的管理人員給予一定獎勵，激發其節能積極性。

（3）豐富改造手段，加大技術運用

在數據機房節能改造中，加大對多樣化技術手段的運用。1）在IT設備節能技術方面，建議采用芯片節能技術、刀片式服務器、大型機、虛擬化、靜態數據集中存儲、電子政務云等技術手段和產品。2）在電氣節能措施方面，建議采用UPS模塊化技術，或選用低負載時高效能的UPS。3）在照明系統節能措施方面，建議選擇高發光效率燈具作為數據中心的光源。燈具類型上可選擇配備開啟式或半開啟式直接型配光燈具。4）在空調系統節能措施方面，通風和空調設備建議采用高效節能型設備，采用安全可靠、高效的控制系統，自動調節系統的冷、熱供應量。同時，合理規劃機房內的冷熱通道，提高機柜散熱效果，阻擋冷熱氣體混流等。5）在建筑圍護結構節能措施方面，屋頂應為無透明且采取保溫措施，外墻宜采用蒸壓加氣混凝土砌塊，厚玻化微珠無機保溫砂漿外保溫設計。6）在機房智能控制節能措施方面，可積板采用PUE監控系統，對空調、UPS、IT設備、照明和其它用能系統實現分項計量，實時監測數據中心PUE值，分析歷史趨勢和異常情況，查找原因并加以分析。

4 結語

公共機構節能是一項長期的系統工程，需要科學完整的體系支撐和強而有力的機制保障。本課題的研究重點圍繞公共機構綠色數據中心建設，希望通過現狀分析及對策研究，為上海公共機構綠色數據中心建設提供現實路徑。也希望借此次課題研究，為健全和完善上海公共機構節能管理制度、標準、規范，提供參考和助力。

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