序言

　　隨著“新基建”進(jìn)程的不斷推進(jìn)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)度加快，數(shù)據(jù)中心作為未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，在迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)的同時(shí)，其算力不均衡、能耗高、精細(xì)化管理不足等問題凸顯，數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略已成為全行業(yè)深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)代機(jī)遇。

　　關(guān)于數(shù)據(jù)中心的高能耗問題，國內(nèi)不同研究機(jī)構(gòu)給出的年能耗值不盡相同，部分研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)未來十年，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心耗電量將翻倍。事實(shí)上，隨著數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，盡管算力需求持續(xù)高比重增長(zhǎng)，未來的數(shù)據(jù)中心的高耗能、高碳排放的情況未必會(huì)到達(dá)如此高的水平，但這并不意味著IT行業(yè)和決策者可以高枕無憂。數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能低碳發(fā)展依然是值得關(guān)注的重點(diǎn)課題。

　　2020年9月我國明確了“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，標(biāo)志著中國對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，社會(huì)繁榮和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的決心。2021年2月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，要求加快信息服務(wù)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，做好大中型數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房綠色建設(shè)和改造，建立綠色運(yùn)營維護(hù)體系。2021年6月國管局和國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”公共機(jī)構(gòu)節(jié)約能源資源工作規(guī)劃》和同年11月由國家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工信部、國家能源局四部委發(fā)布的《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》中均要求大型、超大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)行電能利用效率下降到1.3以下。2021年7月，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》，提出堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，支持綠色技術(shù)、綠色產(chǎn)品、清潔能源的應(yīng)用，全面提高新型數(shù)據(jù)中心能源利用效率。

　　隨著國家一系列政策的相繼頒布，數(shù)據(jù)中心綠色、低碳發(fā)展作為數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)中心綠色、低碳發(fā)展通過創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)提升設(shè)備的能效，充分利用可再生能源降低碳排放，進(jìn)而推動(dòng)數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字化新基建的基礎(chǔ)性支撐作用，驅(qū)動(dòng)社會(huì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的目標(biāo)。

　　　01、何謂“綠色”數(shù)據(jù)中心?

　　綠色數(shù)據(jù)中心旨在取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響，一般來說，包括數(shù)據(jù)中心的性能效率、環(huán)境影響、資源整合與能源統(tǒng)籌等方面。

　　性能效率是基本要求，高可靠性的數(shù)據(jù)中心需要滿足GB50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中A級(jí)數(shù)據(jù)中心的要求。一方面要保持?jǐn)?shù)據(jù)中心無故障持續(xù)運(yùn)行，另一方面數(shù)據(jù)中心的IT系統(tǒng)、制冷、照明和電氣系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定高效率運(yùn)作。環(huán)境影響主要指數(shù)據(jù)中心在正常生產(chǎn)運(yùn)行過程中對(duì)外部環(huán)境所帶來的影響。在建筑規(guī)劃和建設(shè)階段，應(yīng)結(jié)合建筑的使用功能和規(guī)劃定位，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行包括大氣、水、土壤、聲、固體廢棄物和生態(tài)的綜合環(huán)境影響評(píng)價(jià)。資源整合主要考察數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中的材料選擇、建造技術(shù)、設(shè)備或材料回收和可再生利用率及產(chǎn)品包裝等方面。能源統(tǒng)籌側(cè)重于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營后的能源管理、節(jié)能措施等方面。

　　在現(xiàn)階段，綠色數(shù)據(jù)中心的評(píng)價(jià)主要是考慮其性能效率，兼顧數(shù)據(jù)中心運(yùn)營后的能源統(tǒng)籌，提高整體能源使用效率。

　　數(shù)據(jù)中心由于存在高發(fā)熱元件散熱瓶頸、資源利用率和能源效率低“三大難題”，所以其綠色節(jié)能亦非常重要，從國家到地方層面都對(duì)數(shù)據(jù)中心的能耗進(jìn)行了引導(dǎo)和限制。

圖一：數(shù)據(jù)中心的能源使用

　　數(shù)據(jù)中心的主要耗能為IT設(shè)備、配電系統(tǒng)和暖通空調(diào)系統(tǒng)，見圖1。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)中心，能耗主要由四大塊組成：第一大塊，是占數(shù)據(jù)中心總能耗約50%以上的IT設(shè)備系統(tǒng)，包括服務(wù)器設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等;第二大塊，是占數(shù)據(jù)中心總能耗約38%的空調(diào)系統(tǒng)，其中，空調(diào)制冷系統(tǒng)約占總功耗的25%，空調(diào)送、回風(fēng)系統(tǒng)約占總功耗的13%;第三大塊，是占數(shù)據(jù)中心總能耗約10%的UPS供配電系統(tǒng)，其中UPS供電系統(tǒng)約占總功耗的5%，UPS輸入供電系統(tǒng)約占總功耗的1%;第四大塊，數(shù)據(jù)中心總功耗剩余的1%屬于輔助照明系統(tǒng)。

　　由以上分析可以看出，數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備為最大的能源消耗，這一部分能耗最大的是以服務(wù)器為代表的計(jì)算設(shè)備，因此需要重點(diǎn)關(guān)注服務(wù)器能效的狀況。數(shù)據(jù)中心內(nèi)暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗約37%以上，該部分也被視為數(shù)據(jù)中心節(jié)能的極具潛力部分。供電系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的10%，主要來自于變壓器、UPS等供配電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，其次是照明。因此數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能，要從計(jì)算設(shè)備，例如服務(wù)器，暖通空調(diào)和電氣三個(gè)系統(tǒng)做出努力。

　　02、如何提高數(shù)據(jù)中心能源使用效率?

　　數(shù)據(jù)中心整體能源效率的提高離不開其各組成設(shè)備的能效提升，或者說提升設(shè)備的能效能夠直接有效提高數(shù)據(jù)中心的能效，例如提高服務(wù)器能效、減少供電損耗等，但設(shè)備級(jí)能效提高會(huì)遇到瓶頸，到了一定程度由于技術(shù)和成本的限制，其能效無法再次提高或者提高能效造成成本急劇上升。在設(shè)備能效提升遇到困難后，通常采用提高系統(tǒng)能效的方式，例如通過負(fù)載優(yōu)化使服務(wù)器工作在高能效狀態(tài)，待機(jī)服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化;或者通過氣流組織分析，使制冷和空調(diào)散熱在時(shí)間和空間上進(jìn)行匹配，因在系統(tǒng)能效的彈性比較大，通常從小的系統(tǒng)開始做起，逐漸引入更多變量，涉及的系統(tǒng)越來越多，同時(shí)再考慮管理因素，就成為從組織層面提高能效的方法和途徑。

　　　03、產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)

　　3.1 服務(wù)器

　　數(shù)據(jù)中心的本質(zhì)作用是提供算力資源，并且數(shù)據(jù)中心能耗占比最大的是信息設(shè)備能耗，拋開計(jì)算能力，單純追求極低的電能使用效率(PUE)是不合理的。英特爾、三星、高通、英偉達(dá)等眾多半導(dǎo)體廠商紛紛發(fā)力，各種加速芯片百花齊放。XPU(CPU、GPU、DPU等各種服務(wù)器處理器的統(tǒng)稱)成為半導(dǎo)體芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)的新賽道，一條清晰的競(jìng)爭(zhēng)主線也逐漸明顯——各大芯片企業(yè)都在構(gòu)建自己的多元化產(chǎn)品能力。其中，英特爾基于XPU產(chǎn)品戰(zhàn)略，打造了從CPU到GPU、FPGA、IPU等多種異構(gòu)算力資源，以XPU+oneAPI為抓手推動(dòng)異構(gòu)計(jì)算，打造從云到端的全面產(chǎn)品組合，涵蓋CPU、GPU、IPU、FPGA和專用ASICs等解決方案，解決了各種不同的處理器采用不同架構(gòu)和不同指令集所造成的處理不同計(jì)算場(chǎng)景的不同表現(xiàn)，更好的應(yīng)對(duì)計(jì)算的多元化，實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)大的計(jì)算力和足夠的靈活性的雙贏，并且在功耗、可靠性、體積等方面都有優(yōu)勢(shì)，解決了通用計(jì)算在處理海量數(shù)據(jù)時(shí)采用更多處理器帶來的高昂成本和更高發(fā)熱量問題。

　　服務(wù)器芯片算力的提升，計(jì)算場(chǎng)景的多元化對(duì)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能至關(guān)重要。英特爾通過專用加速芯片大幅提升負(fù)載處理速度，也就是說同等工作量算的快。發(fā)力GPU和AI，提供更高計(jì)算密度和更快計(jì)算速度。其中，即將推出的代號(hào)為Arctic Sound-M(ATS-M)的英特爾數(shù)據(jù)中心GPU，能夠提供每秒150萬億次運(yùn)算(150 TOPS)。首個(gè)旗艦級(jí)數(shù)據(jù)中心GPU—Ponte Vecchio，已經(jīng)在復(fù)雜的金融服務(wù)應(yīng)用以及AI推理和訓(xùn)練工作負(fù)載方面展現(xiàn)出了卓越的優(yōu)勢(shì)。于今年5月發(fā)布的專用于高性能深度學(xué)習(xí)AI訓(xùn)練的Habana Gaudi2處理器，以及基于Xe HPC微架構(gòu)且專為高性能計(jì)算和AI所設(shè)計(jì)的Ponte Vecchio GPU能夠通過支持多樣化架構(gòu)，讓終端用戶充分利用處理器的高性能和高能效。

　　數(shù)據(jù)中心的能耗結(jié)構(gòu)中，制冷空調(diào)系統(tǒng)的能耗僅次于信息設(shè)備能耗，如何降低數(shù)據(jù)中心的制冷能耗成為降低PUE的關(guān)鍵。隨著服務(wù)器單位功耗增大，原先尺寸的普通服務(wù)器機(jī)柜可容納的服務(wù)器功率往往超過15kw,在現(xiàn)有的風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心情形下，這已經(jīng)到了空氣對(duì)流散熱能力的瓶頸。液冷技術(shù)作為一種散熱能力更強(qiáng)的技術(shù)，可以助力更高的功率密度。液冷技術(shù)指使用高比熱容、高傳熱系數(shù)的液體作為熱量傳輸?shù)墓べ|(zhì)滿足服務(wù)器等IT設(shè)備散熱需求的冷卻方式。也就是說通過液體來替代空氣，把CPU、內(nèi)存條、芯片組、擴(kuò)展卡等器件在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量帶走。常見的液冷技術(shù)包括冷板式、浸沒式和噴淋式三種主要形式，液冷服務(wù)器可以接受更高的冷源供回水溫度，最大化的利用室外自然冷源，有效降低數(shù)據(jù)中心PUE至1.2以內(nèi)。聯(lián)想基于新一代海神溫水水冷技術(shù)，以及第三代英特爾?至強(qiáng)?可擴(kuò)展處理器，打造了聯(lián)想ThinkSystem SD650服務(wù)器，采用創(chuàng)新散熱技術(shù)提升性能，降低功耗。在上海交通大學(xué)打造了“思源一號(hào)”高性能計(jì)算集群，PUE可低至1.1左右，實(shí)現(xiàn)42%的節(jié)能減排。

　　液冷服務(wù)器雖然在散熱效率上有較大提高，但是由于標(biāo)準(zhǔn)化水平比較差，業(yè)界尚未有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，因此可靠性仍待提高，成本還需要降低。英特爾聚力攜手產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴開放創(chuàng)新，構(gòu)建液冷解決方案，在芯片、服務(wù)器、機(jī)架、數(shù)據(jù)中心四個(gè)水平方向進(jìn)行研究，探索更經(jīng)濟(jì)、更高效的冷卻方案設(shè)計(jì)參考，致力于提出冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的要求，以及未來液冷設(shè)計(jì)需要遵守的規(guī)范要求，為數(shù)據(jù)中心液冷方案設(shè)計(jì)與研究提供路徑與借鑒，通過產(chǎn)業(yè)伙伴共同提高冷板液冷技術(shù)關(guān)鍵部件的質(zhì)量，共同促其標(biāo)準(zhǔn)化，降低設(shè)計(jì)與使用成本，從而推動(dòng)建立并完善冷板液冷的生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的成熟度提高。

　　　3.2 機(jī)柜級(jí)別的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

　　機(jī)柜級(jí)的節(jié)能技術(shù)主要包括：依據(jù)業(yè)務(wù)量、業(yè)務(wù)類型等引起的負(fù)載變化，進(jìn)行功率的自動(dòng)調(diào)整;采用完善的供配電方式，提升單機(jī)柜功率密度;提升計(jì)算密度，統(tǒng)一供電和共享散熱管理等技術(shù)措施。

　　根據(jù)英特爾的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：使用機(jī)架備用電池消除計(jì)劃外峰值功耗，可將服務(wù)器上架率提高20%~30%。提升計(jì)算密度，通過增加母線電壓，適應(yīng)大功率機(jī)架之需，可將電源效率提高2%，并提升機(jī)柜空間利用率，來綜合提升能效。模塊化設(shè)計(jì)貫徹綠色節(jié)能理念，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一供電、共享散熱管理。液冷冷板式散熱，搭配專業(yè)冷媒，覆蓋 CPU、內(nèi)存等主要部件，整機(jī)PUE低至1.1，且能夠極大降低總體擁有成本。進(jìn)行處理器功率控制調(diào)優(yōu)，和根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整功率，以及基于英特爾的開放處理器微代碼，調(diào)整主板與處理器電壓等舉措。實(shí)踐表明，這一方案顯著性提升了功率密度，可支持高達(dá)20kW的單機(jī)柜功率密度，實(shí)現(xiàn)算力的有效提升，即使采用純風(fēng)冷，PUE 也可內(nèi)控保持在1.2以下。

　　此外，英特爾攜手中國電信共同推進(jìn)AI節(jié)能技術(shù)部署，制冷系統(tǒng)節(jié)能率超23%，機(jī)房平均PUE從1.49降至1.38;同時(shí)，也聯(lián)合超聚變共同打造極簡(jiǎn)架構(gòu)高算力密度整機(jī)柜服務(wù)器，使制冷PUE低于1.1，單機(jī)柜支持144個(gè)高功耗CPU。

　　　04、系統(tǒng)能效提升技術(shù)

　　合理的末端空調(diào)氣流組織是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)和前提。提高精密空調(diào)的送回風(fēng)溫度和冷源的供回水溫度一直是數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)節(jié)能的共識(shí)，但往往由于末端氣流不合理造成以上節(jié)能措施達(dá)不到理論上的高效節(jié)能目標(biāo)。合理的氣流組織體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域空調(diào)冷氣流分布均勻，垂直和水平方向溫度場(chǎng)處于相對(duì)均衡狀態(tài)?？梢越柚嚓P(guān)風(fēng)量、風(fēng)速、溫度場(chǎng)測(cè)試儀器開展氣流組織的測(cè)量和評(píng)估，將抽象的氣流場(chǎng)參數(shù)化和具體化。通過測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，探索數(shù)據(jù)中心機(jī)柜送風(fēng)區(qū)域氣流組織與溫度場(chǎng)分布的耦合關(guān)聯(lián)，在完善氣流組織管理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行末端精密空調(diào)運(yùn)行方式研究，通過測(cè)量?jī)?yōu)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域溫度相對(duì)均衡分布，建立基于氣流組織優(yōu)化的空調(diào)節(jié)能運(yùn)行管理策略。最后，將氣流組織及空調(diào)節(jié)能管理策略AI智能化，保障測(cè)量、調(diào)優(yōu)、管理和節(jié)能的精準(zhǔn)控制。

　　AI智能控制技術(shù)的應(yīng)用有助于數(shù)據(jù)中心能效的提升，主要應(yīng)用于供配電系統(tǒng)和制冷空調(diào)系統(tǒng)。增加對(duì)可再生能源的利用，是減少碳排放的關(guān)鍵步驟。英特爾已經(jīng)開發(fā)出一項(xiàng)解決方案，可集成到現(xiàn)有的能源網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)中，以打造出可適應(yīng)不斷變化的能耗需求和能源來源的智能化水平更高的電網(wǎng)。英特爾聯(lián)合一些全球最大規(guī)模的公用事業(yè)運(yùn)營商組建了智能二級(jí)變電站邊緣設(shè)備聯(lián)盟(Edge for Smart Secondary Substations Alliance)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)變電站的現(xiàn)代化，并更好地支持可再生能源。法國最大的電網(wǎng)運(yùn)營商Eenedis最近加入了這一聯(lián)盟，采用了提供全網(wǎng)實(shí)時(shí)控制的解決方案，對(duì)超過80萬個(gè)二級(jí)變電站進(jìn)行了升級(jí)。為風(fēng)能發(fā)電廠提供智能運(yùn)營的北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司，通過利用英特爾AI解決方案、CPU集成AI加速，采用英特爾?DLBoost、Analytics Zoo，將風(fēng)能預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率從原先的59%提高到了79.41%。

　　將AI智能控制技術(shù)應(yīng)用于制冷空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制邏輯，通過預(yù)測(cè)室外氣象參數(shù)、分析負(fù)載變化情況、計(jì)算冷源設(shè)備特性，調(diào)優(yōu)冷源系統(tǒng)控制邏輯，最大化地利用室外自然冷源，實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效節(jié)能。

　　高壓直流(HVDC)是為受人關(guān)注的技術(shù)，相比傳統(tǒng)的UPS減少了一個(gè)DC/AC逆變環(huán)節(jié)，使得電能利用效率大大提高，相比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)方案，其節(jié)能效果據(jù)測(cè)算最高可以提高8%。同時(shí)由于直流輸電導(dǎo)線根數(shù)少，沒有感抗和容抗的無功損耗，只有電阻的發(fā)熱損耗，提高了配電傳輸中的節(jié)能效果。直流輸電只需兩根導(dǎo)線，能夠節(jié)省大量線路投資，因此電纜費(fèi)用省得多。

　　　05、從組織層面提高能效

　　影響數(shù)據(jù)中心能耗的因素涉及多方面，包括服務(wù)器系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、機(jī)房裝修、照明、變配電設(shè)備、供配電電纜等，甚至運(yùn)行維護(hù)的水平都會(huì)影響到數(shù)據(jù)中心的能耗。通過對(duì)數(shù)據(jù)中心各子系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷和用能效率的分項(xiàng)監(jiān)測(cè)、分析，發(fā)現(xiàn)各子系統(tǒng)運(yùn)行中存在的耗能問題，有針對(duì)性的對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整和技術(shù)改進(jìn)，降低數(shù)據(jù)中心電能消耗，提高整體能效。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用人工或者人工與動(dòng)環(huán)系統(tǒng)相結(jié)合的能耗分析方式，面對(duì)海量的運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)表很難做到監(jiān)控全面、預(yù)測(cè)精準(zhǔn)、分析和控制到位。因此必須借助數(shù)據(jù)中心能耗分析工具，對(duì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備級(jí)、系統(tǒng)級(jí)以及項(xiàng)目級(jí)的能耗情況分級(jí)把控。

　　比如英特爾研發(fā)的數(shù)據(jù)中心能耗分析工具，主要涵蓋監(jiān)控、分析、預(yù)測(cè)和控制四個(gè)功能板塊。

　　　?監(jiān)控功能：帶網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能，支持多種設(shè)備和多種協(xié)議，支持各品牌設(shè)備，能夠跟蹤設(shè)備能耗變化趨勢(shì);

　　　?分析功能：及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)熱點(diǎn)，具備服務(wù)器能耗分析功能，識(shí)別空調(diào)制冷和氣流組織的不均衡問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)“僵尸服務(wù)器”，具備容量分析功能，實(shí)現(xiàn)智能容量管理;

　　　?預(yù)測(cè)功能：容量增長(zhǎng)預(yù)測(cè)，溫度健康預(yù)測(cè)，關(guān)聯(lián)應(yīng)用的能耗和溫度預(yù)測(cè);

　　　?控制功能：服務(wù)器能耗控制策略，基于熱點(diǎn)的制冷分析，提高服務(wù)器機(jī)柜容量，基于溫度/功耗的應(yīng)用遷移。

　　基于數(shù)據(jù)中心能耗分析工具對(duì)各設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行狀況及能耗情況等數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控、分析和預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并制定精確的高效節(jié)能控制策略，依靠能耗分析工具的控制功能開展控制策略的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)分析和控制的全鏈條能耗管理策略。

　　在數(shù)據(jù)中心業(yè)界廣泛使用CQC8302-2018《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》中對(duì)能效管理有如下要求：

　　1)制定能效管理制度，明確能耗數(shù)據(jù)的采集要求、采集方法及頻率，通過采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析內(nèi)容包括但不限于：

　　統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)中心整體用電量變化情況;

　　a.統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)中心日耗電量及日平均耗電量情況;

　　b.統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)中心能耗組成及占比;

　　c.統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)中心月度能效指標(biāo)變化情況;

　　d.統(tǒng)計(jì)分析UPS系統(tǒng)自身能耗變化情況;

　　e.統(tǒng)計(jì)分析空調(diào)暖通系統(tǒng)能耗變化情況;

　　2)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)中心耗水量變化情況(風(fēng)冷系統(tǒng)選擇不適用)，了解對(duì)IT 設(shè)備運(yùn)行特征的狀況：

　　a. 是否對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施所承載的到機(jī)柜顆粒度的IT設(shè)備運(yùn)行峰谷期進(jìn)行分析和了解;

　　b. 是否與客戶或用戶相關(guān)部門做好溝通，針對(duì)高密度IT負(fù)載的部署做出預(yù)測(cè)，并制定相關(guān)應(yīng)對(duì)方案。

　　3)具備管理氣流組織的能力，包括但不限于：

　　a. 應(yīng)封堵設(shè)施建筑所有可能的漏風(fēng)口，維持設(shè)施的正壓;

　　b. 應(yīng)疏導(dǎo)設(shè)施內(nèi)氣流的流向、封堵所有可能的漏風(fēng)口、對(duì)機(jī)柜內(nèi)所有空閑U位安裝盲板、關(guān)閉不必要的出風(fēng)口、保證冷空氣的最佳使用效率。

　　4)對(duì)運(yùn)行閾值設(shè)定有管理制度和周期性修正策略。

　　5)基于安全性及運(yùn)行效率的綜合考慮，建立運(yùn)行閾值設(shè)定指南，設(shè)置監(jiān)控報(bào)警閾值、空調(diào)回風(fēng)溫度等。

　　6)定期進(jìn)行能耗分析會(huì)議，不斷完善及優(yōu)化能耗管理策略。

　　上述能效管理要求，如果采用手工的方式進(jìn)行操作，將極大耗費(fèi)人力，且很難持續(xù)符合要求，英特爾的數(shù)據(jù)中心能耗分析工具能夠協(xié)助數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員持續(xù)滿足CQC8302-2018《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》的要求。

　　數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目級(jí)別的能效管理，需要與組織的能源計(jì)量體系和能源管理體系結(jié)合在一起，融入數(shù)據(jù)中心運(yùn)維體系之中，充分融合數(shù)據(jù)中心能耗分析工具和運(yùn)行維護(hù)體系融合，在保證數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，不斷尋求節(jié)能潛力，采用各種創(chuàng)新技術(shù)，提高整體的能效水平。

　　　06、結(jié)論與展望

　　雖然數(shù)據(jù)中心能源消耗量比較大，但整個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗水平與提供的計(jì)算能力相比，增長(zhǎng)并不多，其中主要得益于近年來服務(wù)器能效水平的提升。2020年2月28日發(fā)表在《科學(xué)》期刊的一篇論文，題目是《全球數(shù)據(jù)中心能源使用在需求快速增長(zhǎng)下仍然放緩》。該論文研究計(jì)算出2010年至2018年間，全球數(shù)據(jù)中心需求增長(zhǎng)了550%，數(shù)據(jù)中心能源使用僅增長(zhǎng)了6%。因此對(duì)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)有重要作用的數(shù)據(jù)中心，仍然要大力發(fā)展。

　　在大力建設(shè)數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，注重節(jié)能低碳綠色技術(shù)的研究和應(yīng)用，同時(shí)節(jié)能低碳技術(shù)需要與管理有機(jī)融合，共同驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心的高效節(jié)能。“三分建設(shè)，七分管理”已經(jīng)是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的共識(shí)，通過液冷技術(shù)、高效冷卻技術(shù)、高效芯片服務(wù)器等節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，配合精細(xì)化的運(yùn)行維護(hù)管理，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能。

　　智能化技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展。AI智能控制技術(shù)能有效提高服務(wù)器運(yùn)算效率、供配電效率和制冷能效，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心能效的提升。借助智能能耗分析工具，通過監(jiān)控、分析、預(yù)測(cè)和控制等模塊功能的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備、子系統(tǒng)和項(xiàng)目級(jí)的能耗監(jiān)測(cè)與控制，助力數(shù)據(jù)中心綠色高效發(fā)展。

　　因此，數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能低碳發(fā)展不能單純的追求極低的電能使用效率(PUE)，需要結(jié)合算力、IT設(shè)備能耗、暖通空調(diào)能耗、供配電能耗等多方面綜合考慮。

　　數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展具有社會(huì)層面的引領(lǐng)和表率作用。不僅會(huì)使高能耗產(chǎn)業(yè)快速轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，加快千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程，實(shí)現(xiàn)快速節(jié)能降碳，同時(shí)，數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)時(shí)采用的一系列先進(jìn)技術(shù)和思路，為其他行業(yè)帶來啟發(fā)。通過技術(shù)遷移，這些思路可以幫助其他高耗能行業(yè)，包括農(nóng)業(yè)、物流、采礦和制造等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳排放的減少，使這些行業(yè)在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時(shí)，加速向碳中和轉(zhuǎn)型的步伐，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮更大的社會(huì)價(jià)值。

　　　作者：武彤，中國計(jì)量科學(xué)研究院先進(jìn)測(cè)量工程中心主任