UPS是数据中心最核心最关键的设备之一。UPS承担着为数据中心中IT设备及其它关键用电设备提供稳定可靠电力供应的责任,是保障数据中心电源质量和供电连续性的最后一道防线。如图1所示,UPS只是数据中心众多设备类别之一。

数据中心主要设备构成

一个数据中心实体,通常由一个或者一组建筑内的如图1所示的设备组成。数据中心是一个复杂的系统,是一个工程。要建造一个数据中心,需要经过选址、规划、设计、施工、调试、测试验证和验收等一系列复杂的过程,见图2。

数据中心生命周期及相关国家标准

据有关机构统计,2014年,我国各类数据中心的总数达到273,165个,其中大型的企业级数据中心为993个。2015年起,数据中心的年增长接近3%。截止于2016年12月,我国超大规模数据中心数量已经位居全球第二。2017年我国在用机架166万架,规划在建机架107万架。2017年中等规模以上的数据中心保有量约为5.9万个,总面积超过1800万平方米。预计到2020年,中等规模以上的数据中心保有量将超过8万个,总面积将超过3000万平方米。  

目前,我国已经形成13省市数据中心产业聚集区,如图3所示。 

我国产业聚集

图4是来自中国数据中心工作组(CDCC)的一组数据,从数据中可以看到,我国人均数据中心拥有量还仅是美国的一个零头。 

中美两国数据中心对比

我国已经经历了若干年的数据中心大规模建造的时期,随着网络强国战略、国家大数据战略、中国制造2025、两化融合、云计算、互联网+、物联网、人工智能、CPS(信息物理网络)、智慧城市等等国家战略的提出,数据中心作为支撑这些国家战略的重要基础设施,必将继续迎来大发展时期。随着5G技术的出现以及5G应用的成熟,数据中心也将从分散到集中的发展阶段过渡到大规模的集中数据中心与分散的边缘数据中心共同发展的阶段。  

一个数据中心是否能够发挥应有的作用,运维起着至关重要的作用。数据中心的运维期是整个数据中心全生命周期中最长的一个时期,也是整个生命周期里唯一的价值创造阶段。  

伴随着前几年大规模数据中心的建设高潮,很多新建数据中心已经进入到运维期。 

数据中心的平均寿命为15~20年,我国有45%的数据中心已经超过10年,65%的数据中心存在供电和制冷方面的问题,30%希望在未来3~5年升级主要的数据中心基础设施,90%表示高能效服务是重要的选择。运维工作越来越受到重视。  

大型数据中心的电力消耗巨大,以2000个机架的数据中心为例,以每个机架平均功率如果按照3kW计算,其总负荷就将达到6000kW,全年的耗电量将达到5256万千瓦时,电费支出超过5200万元。如果再加上为此配套的空调,照明等其他设施的耗电量,电费将接近1亿元。  

2017年我国数据中心用电量1200亿千瓦时,已经超过三峡水电站一年发电量(1000亿千瓦时),占到全社会用电量的2%。  

如图5所示,数据中心的电费支出占数据中心全生命周期总体拥有成本中的最大部分,节电也成为当前数据中心一个最重要的主题。要节电,不仅选址、规划设计和建造过程中需要采取必要的技术和措施,运维阶段也同样发挥着重要的作用。

数据中心总拥有量成本

2012年,工信部在关于印发《工业节能“十二五”规划》的通知”(工信工信部规[2012]3号)第一次提出绿色数据中心的要求。通知要求重点推广绿色数据中心、绿色基站、绿色电源,统筹数据中心布局、服务器、空调等设备和管理软件应用,选址考虑能源和水源丰富的地区,利用自然冷源等降低能源消耗,选用高密度、高性能、低功耗主设备,积极稳妥引入虚拟化、云计算等新技术;优化机房的冷热气流布局,采用精确送风、热源快速冷却等措施。到2015年,数据中心PUE值下降8%。”  

随后印发的“关于印发《2012年工业节能与综合利用工作要点》的通知”(工信厅节[2012]56号)又进一步要求推动信息技术促进节能降耗。加强对信息技术推进节能减排工作的指导,深化信息技术推进企业节能减排,促进“两化”深度融合。组织研究绿色信息技术发展战略,推进绿色数据中心、绿色基站、绿色电源、绿色计算机评价标准的建立,加大现有通信设备节能技术改造,淘汰高耗能落后设备。 

此后,国务院、工信部多次发文,对绿色数据中心建设提出指导意见和要求。2018年公布了第一批49家国家绿色数据中心名单。北京、上海、深圳等地也密集出台了数据中心有关政策。 

 

作者简介

赵勇祥:蓝厅(北京)信息科技有限公司首席顾问,高级工程师。曾长期服务于中金数据系统有限公司、联想集团数据中心等知名数据中心。具有二十余年信息技术行业和数据中心管理与应用实践经验,专注于数据中心服务能力成熟度研究、业务连续性管理在数据中心的应用实施以及绿色数据中心建设等领域。

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