在经济发展以及企业上云的大背景下,中国社会全面进入了数字经济时代。人们的生产生活,都必须依赖于数据运算和分析。如果再考虑到5G和边缘计算的逐步落地,数据量还将继续以几何速度增长。在这样的背景下,以数字经济基础设施形态存在的数据中心建设会更上一层楼。据科智咨询刚刚发布的《2018-2019年中国IDC产业发展研究报告》显示,2018年中国IDC业务市场总规模达约1228亿元,同比增长约29.8%,较2017年增长超过280亿元,这种高增态势在可预见的未来仍将继续。

能耗问题已成数据中心发展瓶颈

数据中心规模的扩张,除了对数字经济产生巨大贡献以外,其能源消耗也随之水涨船高。据工信部数据显示,截至2017年底,我国在用数据中心的机架总规模约为166万个,同比增长约33.4%,其中大型、超大型数据中心的规模增速达到约68%。其中各类在用数据中心达近28.5万个,全年耗电量超过1200亿千瓦时,约占我国全社会用电量的2%。这一数据比三峡电站2017年976.05亿千瓦时的发电量还高30%。除此以外,仅经营互联网业务的数据中心,规划在建机架到2017年底就已达107万个,而中国的数据中心规模及能耗在可预见的未来,增长幅度仍将保持在30%左右。其对电网的压力之大,由此可窥一斑。这让数据中心集中的一线城市不堪重负。目前北京,上海,广州和深圳等地已经相继出台政策以调控数据中心能耗。

事实上,能耗居高不下对于数据中心运营方来说影响同样巨大,中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会副主任委员曲海峰表示,数据中心作为新兴行业,其用电量无论是从单位产能还是单位建筑面积考虑,均已位居各行业前列。我国现存900—1000万台服务器,总体能耗与国际同行的顶尖水平相比,差距超过40%。在8-10年的运行周期内,有一半的成本要投入到能源方面,换句话说,电费甚至比机房还贵。

包头云计算中心售前咨询部总经理高锦中表示,电源管理的确是数据中心的痛点之一,投入主要体现在空调系统和供配电系统上。空调作为PUE的贡献大户,其电力消耗和维护成本已经是行业共识。在供配电系统上,双路供电是数据中心机房稳定运行的标配。除此之外,为了把数据中心由于电力故障造成宕机的风险降到最小,还需要部署大量的UPS,并对柴油发电机系统进行定期测试。UPS的启动次数,柴油发电机的测试以及柴油保存,都是巨大的成本支出。

联通IDC行业经理马奇峰认为,数据中心的能耗控制应该从建设初期到运维阶段通盘考虑。早期为了节约建设成本,后期必然要靠运维来加倍弥补,这一点对于很多老旧数据中心教训深刻。以目前国内一些早期建设的数据中心为例,除了必须对UPS,柴发之类应急设备要投入精力维护以外,由于缺乏完善的智能监控手段,还有很多地方会导致电源管理效率降低,以及能源浪费。

机柜掉电就是一个非常明显的例子。虽然掉电原因有很多,但最典型的就是老旧数据中心机房安全性等级低,没有机柜电流监测和报警,部分机柜电力负荷率偏高却无法提前发觉;或者机柜老旧可靠性低,只有一路PDU,或两路PDU来自同一个开关供电;PDU缺少分插口分断故障的能力,单台服务器故障短路导致PDU上端总开关越级跳闸,其下PDU多条同时失电;空调系统能力不足,影响机房散热,致使配电系统容量下降,跳闸;违规使用PDU插座等。在这样的情况下,机柜功率不足的老旧机房为了确保不掉电,不得不通过空置机位的办法来解决。这样不仅机柜利用率不足,同时也造成了电源利用率下降的问题。马奇峰说。

数据中心降耗不能“头疼医头”

以现有条件来说,数据中心仅靠内部优化结构或者采用一些简单的办法,很难实现大幅度的节能。腾讯数据中心专家工程师李典林认为:“以百万台服务器规模的数据中心为例,PUE降低0.1,每年可节约的电费将以亿计,但即便是降低0.1,也绝非易事。”

诚然,中国的数据中心行业经历了一个较长的蛮荒发展时期,建设方在这一阶段对于能耗管控重视不足,导致后期居高不下。但对于为数众多,能耗高企的老旧数据中心来说,只有通过产品技术革新或设备升级从而达到节能降耗。至于那些新建数据中心,也不可能全部都具备“靠风吃水”的地缘优势。若想要从根本上提升数据中心的能效水平,缓解能源压力,还是要从源头入手。首先是必须做到对数据中心全运行状态的精准把控,其次要有针对性的提出策略。要实现这些,就必须未雨绸缪。

施耐德电气能效管理低压业务,行业市场与应用行业负责人赵天意认为,和其他行业不同,数据中心行业用户的需求具有多元化的特点,其能耗控制是一个集成体系,涉及到供配电系统,IT空间以及智能运维等多个领域,不能单纯的“头疼医头”,还是应该从建设开始就进行关注。同时,标准化、模块化、预制化以及定制化的设计,配合基于对海量设备产生数据分析的智能运维,才是有效提升数据中心能效管理水平,并最终达到降低能耗需求的根本出路。

以供应商的角度来说,就是在从数据中心电源输入开始,一直到信息输出的全流程当中充分发挥数据的价值,用以监控数据中心全运行状态下的能耗水平,并做到精准施策。比如施耐德电气的中低压一体化EcoStruxure Power智能配电解决方案和EcoStruxure IT信息技术解决方案,都是以此为出发点。值得一提的是,施耐德电气已通过基于EcoStruxure智能配电的定制解决方案、预制化电力模块及全生命周期服务,依据秦淮数据提供的方案需求和架构设计,助力其建设安全、高效、低耗的数据中心基础设施,大幅缩短业务上线时间,通过智能化运维全面提高其能效管理水平。

写在最后:

数据中心行业作为近十年来伴随数字经济发展起来的新兴行业,在很多层面上都无经验可以借鉴。仅就节能降耗这一领域而言,首先是需要全行业的重视,其次必须依靠技术创新,由此方可获始终。比如在智能运维大行其道的今天,从建设初期就必须开始考虑利用产品互联互通的特性,以及边缘控制,应用、分析与服务三个层面的创新,形成从连接、收集到分析、行动的闭环智能配电和 IT 新架构。

以此覆盖数据中心从中压输入到末端负载的电气全场景,并以数字可视化进行展现。通过开放式集成、实时操作分析以及更高级别的网络安全,优化数据中心能源效率、电能质量、电气资产和运行维护管理,实现主动运维,以精准管控风险,同时提升效率并控制运维成本,进一步降低能耗,最终真正实现绿色运营。

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