中国数据中心能效管理政策分析

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郭丰 中国电子学会节能减排工作推进委员会副秘书长,中国标准化杂志社编委,全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会委员,中国科技部及世界银行专家库入库专家,研究方向为绿色数据中心政策及技术研究。中国绿色数据中心工作政策性文件主要起草人。

  2020年3月4日,中共中央政治局常务委员会召开会议,强调加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度,数据中心日益成为影响经济社会发展的重要基础设施。据相关统计,2019年中国各类大中小微型数据中心大约有7.4万个,大约能占全球数据中心总量的23%,机架总规模约227万架。预计未来数据中心的规模会进一步扩大。与此同时,也带来了电力消耗量的快速增长,为此国家和地方也先后出台了相关能效管理政策。

国家及地方数据中心能效管理政策


  2019年2月,工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局联合发布了《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》(工信部联通〔2013〕13号),明确提出了中国绿色数据中心工作未来发展目标:到2022年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。
  《指导意见》发布后,工业和信息化部将数据中心纳入工业和通信业节能监察工作管理范围。监察对象是各省纳入重点用能单位管理的数据中心,以及受各省公共机构管理部门委托进行监察的公共机构领域重点数据中心。监察内容是核算电能使用效率,检查能源计量器具配备情况。
  各地也先后围绕数据中心能效出台相关政策。具体汇总如下表。





  此外,江苏、四川等省市在具体工作中也开始强调数据中心的绿色节能。

能效管理政策变化趋势分析


  通过梳理相关政策,我们可以发现能效管理政策有以下几个趋势。
  第一,数据中心的能效要求逐渐严格,PUE指标值从1.4逐步降低到1.3甚至1.25。
  第二,能效要求逐步纳入行政执法范畴。最开始主要以规范、指导意见的形式体现指导性的要求,现在逐步成为审批的依据、减量替代的指标。
  第三,在前期主要是对数据中心能效值的方式提出明确要求。随着对数据中心作用以及绿色数据中心建设认识的不断深入,各地在提出能效要求的同时,开始结合当地经济发展需求对数据中心的建设提出差异性的政策要求。如上海市经济信息化委发布的《关于征集本市2020年拟新建互联网数据中心项目的通知》,以项目招标的方式发放数据中心建设指标,在明确提出数据中心能效指标的同时,也对数据中心建设对当地的经济拉动提出了明确的要求。广东省对数据中心进行了分类,在提出数据中心能效指标要求的同时,对各地区建设数据中心的类型也进行了规划。
  第四,已经开始出现细化要求的趋势。如上海市除PUE以外,已经提出平均机架设计功率、上架率、机架运行功率、水资源利用效率等指标要求。
  总体来讲,能效管理政策向着更严格、更细化、更精准的方向逐步发展。

能效管理政策对数据中心行业影响分析


  相关能效管理政策将会对数据中心行业的发展带来深远的影响。预计数据中心行业将会有以下发展趋势。
  第一,据统计,2018年,中国在用超大型数据中心平均PUE为1.63,大型数据中心平均PUE为1.54。我们抽样调查的数据中心在2019年平均PUE为1.6左右,大型超大型数据中心平均PUE为1.5左右。能效管理政策提出的PUE指标相对现有数据中心能效水平严苛许多。新建数据中心将积极采用高效数据中心解决方案建设,在数据中心的设计开始,即全面分析后期运行能耗情况,尽量使用高能效产品,根据地方气候条件采取差异化的设计,选择智能化运维管理工具,有效提升数据中心能效水平。
  第二,建成五年以上且规模在1000个机柜以下的数据中心因为规模较小,运维成本较高,进行改造不具备成本优势,将会在较短的时间内大部分被淘汰。中型数据中心主要利用区位优势,通过不断提高运维管理水平保持竞争力。大型数据中心布局将逐步从核心城市自身向周边区域以及电力资源充裕和自然资源优势的地区溢出延伸。
  第三,自然冷源、液冷、余热回收等可以显著提高数据中心能效的技术将会得到更高的关注。机柜的功率密度以及实际使用率会在后期的运维管理中得到更大程度的重视。
  第四,数据中心云计算化、云计算超算化可能会成为数据中心的发展趋势。
  总之,我们预计虽然数据中心的总规模仍会继续增长,但数据中心耗能量的增长率会逐步降低,甚至逐步趋近于零。

存在问题及改进建议


  目前各种政策对于数据中心的能效均以PUE这一参数进行衡量。该参数实际上是数据中心总电能消耗与IT系统电能消耗的比值,这一参数对于衡量数据中心基础设施的效率是适宜的。但是这个参数里的IT系统电能消耗实际上并不是直接计量IT设备的用电量,是以机柜為界面,计量机柜内部所有设备的用电量。机柜界面内部的各系统的效率在这个指数中是无法体现的。所以这个指数无法完整体现数据中心的能源使用效率。但是因为现在尚无行业公认的更好地体现数据中心能效的参数,所以该参数仍然被广泛用于数据中心能源使用效率的评估。建议就如何更好地评估数据中心能源使用效率进行深入的探讨,寻找更佳的评价方式,以更好的对数据中心能源使用效率进行评估。
  当前,中国经济加速向以网络信息技术产业为重要内容的经济活动转变,由数字产业化和产业数字化两方面内容组成的数字经济总量已占到GDP的三分之一以上。数据中心作为数字经济所产生海量数据的主要储存与运算处理实体,重要性不断凸显。相信数据中心的能效管理政策也会在实践经验基础上不断完善,在推动数据中心绿色发展的同时,为实体经济提供更好的支撑。
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