深挖電力數據價值 賦能數據中心發展

鄭思達

“冀北當前在運數據中心43個，我們已經獲取了各數據中心96點負荷數據、負載率、日電量、業擴辦理的相關數據，已可以進行下一步的測算和負載率的預測了。”4月1日，國網冀北營銷服務中心大數據實驗室迎來了一場關于進一步深化數據應用的研討會，該中心專責王耀宇向大家提出了自己的建議。這是營銷服務中心今年以來組織開展的第5次研討會，形成了一系列數據應用成果。該中心將數據加工，通過可視化的展現形式，直觀、清晰的展示出冀北地區數據中心分布情況、企業電量變化與能耗告警、未來容量預測等情況，靈敏感知各類用電信息。

2021年9月，根據營銷服務中心編制的《關于電力看冀北地區數據中心運行情況的報告》分析顯示，冀北地區在運數據中心共43個，主要分布在張家口、廊坊，規劃建設中具有報裝意向的數據中心共56個;1—8月冀北地區在運數據中心累計用電量同比增長42.28%，用電量持續攀升，成為拉動地區經濟增長的重要引擎。該分析報告獲得了河北省委省政府多名領導批示肯定。

冀北地區發展大數據產業具備得天獨厚的優勢，2020年河北省發布《河北省數字經濟發展規劃（2020-2025年）》和《河北省大數據產業創新發展提升行動計劃（2020-2022年）》，提出“1+3+6”數據中心產業發展格局，其特殊地理區位和資源稟賦、京津冀產業協同發展和非首都功能疏解均為冀北地區承接首都優質數據資源外溢提供了機遇，亦為數據中心產業加速發展提供了有利條件。

為進一步適應數據產業發展形勢，更好服務政府科學決策和經濟社會發展，國網冀北電力有限公司充分發揮數字賦能作用，通過電力大數據開展冀北地區數據中心運行與用能監測分析。作為牽頭單位，營銷服務中心在夯實數據基礎、挖掘數據價值、強化數據分析等方面做文章，充分發揮電力大數據覆蓋范圍廣、體量大、實時性強等特點，借助“透視鏡”全面剖析冀北地區數據中心的“羽化蝶變”，為全省培育數字經濟發展新動能、打造數字經濟新優勢提供重要參考和依據。

夯實數據基礎激發數據創新活力

在國家數字經濟和“新基建”的戰略背景下，河北省搶抓數字經濟發展新機遇，數字產業化發展實現新突破，推動冀北數據中心產業加速發展。然而，僅利用數據中心經濟等宏觀數據指標分析數據產業情況，具有一定的滯后性，亟需建立可靠、全面、高頻的數據指標，及時反映宏觀經濟運行情況。電力大數據具有真實、精準、客觀、動態、實時等突出特點和明顯優勢，對數據中心發展狀況、趨勢變化等監測分析具有重要的應用價值。

要分析好數據，掌握好數據內容是重要前提，營銷服務中心在前期開展了大量調研工作。由于冀北地區數據中心類型較多，各類數據中心用能特點差異較大，需要摸清各用戶設施運營情況、經營方向、用能情況，調研難度大。為建立準確可靠的冀北地區數據中心臺賬，營銷服務中心大數據攻關團隊在2021年5月對冀北五地市的43個數據中心逐一走訪調研，總里程超200公里、詢問上百個問題，主要對冀北地區數據中心的機房信息、機架信息、服務器信息、能效信息、數據中心運行特點、電源類型使用占比、電源負載率情況等信息進行詳細記錄，作為數據中心“畫像寶典”。

“冀北地區數據中心調研工作協調流程復雜、工作量大，有很多信息是需要線下實地走訪記錄的，我們的攻關團隊調研組提前熟悉各數據中心的運行情況并與地市供電公司、各數據中心負責人員多次溝通協調，最終促成為期一個月的集中調研，形成了內容詳實的第一手資料。”營銷服務中心專責王耀宇說。

由于數據中心用電負荷、日電量等數據質量存在缺失、異常等問題，這對冀北地區數據中心能效等分析造成巨大的干擾。為了使得分析結果科學準確，營銷服務中心創新采用了多種數據清洗、修復等方法，綜合運用隨機插補法、多重插補法、熱平臺插補法、貝葉斯、隨機森林、決策樹等方法對數據進行插補、替換、校驗，結合數據中心臺賬信息，著力開展系統歷史數據修復。

挖掘數據價值數據賦能監測分析

豐富的電力大數據是一座待挖掘的“金礦”，如何讓這座“金礦”充分發揮價值，才是工作的核心。營銷服務中心基于電力大數據，結合冀北地區數據中心用能情況展開多維分析，形成分析結論并提出相關建議，實現數據中心科學管理，為政府部門科學精準施策提供重要參考依據。

“從數據中心用能趨勢來看，數據中心能耗水平較高，由于數據中心內部設備復雜，運算設備需要消耗大量電能，年綜合能源消費量往往達到5000噸標準煤以上。數據中心是典型的高耗能產業，電費約占運行成本的80%，如何有效節能是數據中心面臨的首要問題。”營銷服務中心技術信息部副主任程杰介紹到。

為向數據中心提供優質的用能建議，首先，營銷服務中心結合前期調研基礎，開展用能監測數據分析，主要通過比對在運數據中心的整體用能水平，判別企業實際經營情況與用能特征，并采用RBF（徑向基函數）神經網絡模型，把各業務類別、節能改造作為能效影響因子，為數據中心能耗提供評估基準。其次，營銷服務中心充分發揮攻關團隊成員的專業及技術優勢，高效遷移整合前期研究探索過程積累的先進經驗加快模型迭代完善，通過對模型的不斷優化，最終實現了在運數據中心的用能分析。

基于用能監測數據分析成果，營銷服務中心進一步開展數據中心用能分析可視化場景建設。目前，冀北43個在運數據中心的用電量及負荷情況已全部納入監測，總體用電負荷呈現日間負荷水平較高、季節性差異明顯的特征。通過能效評估分析，主動推送相關數據到各數據中心，為數據中心提供實時監測及預警服務，為客戶提供舒適化、多元化服務。

數據中心用能分析可視化場景建設的應用，帶來了極大的便捷與應用價值。營銷服務中心專責王耀宇欣喜介紹到，“以前想要了解各個數據中心用能情況，需要登錄多個業務系統提取數據，然后進行數據整理分析，要花費一整天的時間，既費時又費力。現在好了，通過觀測企業能耗情況，并與同行業標準對標，能耗水平高低一目了然，促使企業優先選用高性能、低功耗主設備，積極開展節能技術開發，以此有效提高能源利用率、降低平均PUE值（數據中心能源效率評價指標），推動數據中心節能降耗。”

動態預測容量合理規劃電網布局

冀北區域數據中心運行情況監測顯示，預計在2022年，冀北地區大數據服務器規模突破200萬臺，其中承德、張家口（張北、懷來）、廊坊在線運營服務器規模分別突破20萬臺、100萬臺、90萬臺，將建成國家新型工業化產業示范基地。

“隨著數據中心項目的發展，運行服務器規模和用電容量都會隨之增長，但現有的供電方式、地區網架結構和供電能力都不足以支撐數據中心項目的發展。根據我們內部預測，到2022年末，在建數據中心項目新增用電需求將持續增加。因此，需要密切跟蹤項目建設和運行情況，及時了解項目用電需求，提前規劃、建設配套電網工程。”畢超然說。

營銷服務中心開展客戶報裝容量預測分析研究，根據數據中心項目歷史數據中心數量、規模、地理位置分布、負載率、年電量等信息大數據，總結數據中心用電特性，通過Pearson（皮爾遜）相關系數計算，篩選出與因變量有較強相關關系的特征，選取日期特征（年、月）和用電量特征（當月用電量、上月用電量、上上月用電量），容量特征（業擴報裝容量變更）6大特征指標作為報裝容量預測模型構建的依據，引入隨機森林、XGBoost（極致梯度迭代提升樹）模型機器學習算法，建立數據中心報裝容量動態預測模型，結合客戶用電現狀及發展規劃，分析及預測數據中心未來一年容量需求，實現了數據中心臺變設備負載率的長期發展趨勢研判、負載率自動預警、合理容量區間自動推薦、容量優化決策自動建議等功能。

據王耀宇介紹，通過探索數據中心行業報裝容量測算方法，目前已實現43個在運數據中心的實時監控和評價，實現數據中心臺變設備實時監測、超限自動預警、推薦合理容量區間、提供增容/改造等業務決策自動化建議等功能。為進一步提升服務品質，營銷服務中心還著力優化數據中心行業服務策略，輔助電網企業提前規劃，合理建設配套工程，同時為政府部門掌握數據中心投運和用能情況、實現科學管理與決策提供重要參考依據。

營銷服務中心技術信息部副主任程杰表示：“2022年作為《河北省大數據產業創新發展提升行動計劃（2020-2022年）》的收官之年，我們將繼續深挖電力大數據應用，強化數據應用模式和管理創新，持續密切跟蹤冀北地區大數據產業發展和能效優化情況，更好服務政府管理決策及地方社會經濟發展，助力公司數字化轉型發展。”