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数据中心的节能降耗已经成为业界关注的重要问题
摘要：伴随着互联网、移动互联网的进一步发展，随着云计算、大数据等技术和应用的兴起，互联网数据中心（IDC）也正面临新的机遇和挑战，一方面是数据中心规模的不断扩大，另一方面却是能耗的不断上升
伴随着全球数据中心电能消耗的不断上升，数据中心的节能降耗已经成为业界关注的重要问题。目前，全球多个国家纷纷提倡降低数据中心的能耗，并积极制定相关标准和规范，研发绿色节能技术。“绿色”俨然已经成为IDC发展的主旋律，唱响全球。
数据中心节能降耗成主流
过去5年全球数据中心电能消耗增长率为56%，2010年共耗去1988亿千瓦时的电力，约是全球2010年总发电量的1.1%至1.5%，在拥有大量数据中心的美国，这一比例甚至达到1.7%至2.2%。在此背景下，美国、欧盟等发达地区从2005年起开始重视数据中心的“绿色”问题，并已经采取相关措施鼓励“绿色”数据中心的发展。
从2007年夏天开始，美国环境保护署（EPA）必须向议会汇报数据中心能耗预估值，同时还要提出减少数据中心能耗的建议；2008年，欧盟发布了《数据中心能效行为准则》；2010年新加坡制定了《新加坡绿色数据中心标准——能源与环境管理体系》；2011年年底韩国知识经济部将数据中心的绿色认证作为其能源政策的一部分。
目前我国数据中心总量约43万个，其中经营性数据中心机房有921个，面积约88万平方米。2011年我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，占全社会用电量的1.5%，未来5年我国对数据中心流量处理能力的需求将增长7到10倍。我国政府重视数据中心能耗问题，为促进数据中心节能减排，工信部的《工业节能“十二五”规划》中明确指出，2015年数据中心PUE值降8%；发改委“云计算示范工程”要求数据中心的PUE低于1.5%；2012年年初苗圩部长和尚冰副部长批示“当前要尽快审定、发布互联网数据中心技术及分级分类标准”。
数据中心“绿色”技术发展
数据中心的“绿色”发展涉及诸多方面因素，包括选址、设计、建筑材料、制冷、供电、IT设备、应用系统等全方位的问题。对数据中心内部而言，数据中心主要由IT设备、制冷系统、供配电系统、照明等相关配套设备组成，它们是数据中心的主要能耗要素。其中前三项是主要耗电部分，因此绿色数据中心的节能技术主要围绕这三者展开。
IT设备主要由服务器类和存储类设备组成，对于服务器类设备，其节能技术发展重点是在相同负载下，通过虚拟化技术、处理器降频技术、休眠技术等，使得设备在获得更好性能的同时降低耗电量。对于存储类设备，其“绿色”技术的发展主要目的是降低能耗、提升磁盘利用率和降低有害材料的使用。目前提高磁盘利用效率的技术主要有：重复数据删除、自动精简配置、数据压缩等。通过软件控制动态降低能耗、提高磁盘利用效率的技术主要有：智能动态能耗控制、磁盘休眠、分级存储等。如腾讯天津数据中心，定制了开放式、统一的服务器架构平台，通过采用虚拟化、低能耗主板、固态硬盘等技术，实现了2010年服务器硬件节能20%。
对制冷系统来说，可通过热管理节能减排技术，如冷热风道隔离、精确送风和会风路径设计等来改善数据中心气流组织，实现制冷量的精确供给和按需分配，从而降低制冷系统的能耗。如微软都柏林数据中心采用自然空气散热，并精确设计风道走向，每月节省1800公升水，PUE值降至1.25%。
对供配电系统来说，主要节能技术包括选用高效率的、模块化的UPS电源；进行合理的IT设备与供电设备布局，减少供电线路损耗；采用高压直流提高供电可靠性和电源使用率、降低电量损耗并增强系统可维护性。如阿里巴巴东冠数据中心采用240V直流供电技术，将输入、整流、输出部分分散开来，不仅满足客户的灵活配置需求，对比传统的交流UPS取消了逆变环节，且后备蓄电池直接挂在输出母排也提高了系统的可靠性，可达到节能8%的效果。
标准规范和评估认证展开
随着人们对数据中心节能重视程度的提升，越来越多的政府、国际组织开展了相关标准规范和评估认证的研究工作。
在政府方面，美国EnergyStar开发了数据中心交互式的能效管理评估工具，以PUE为基础，对上百个数据中心的能耗数据进行收集，并进行排序评估；2008年，欧盟发布了《数据中心能效行为准则》，提供减少整体能耗和碳排放的解决方案；2010年新加坡信息技术标准委员会、新加坡资讯通信发展管理局与新加坡标新局共同制定了《新加坡绿色数据中心标准——能源与环境管理体系》，通过基础设施能效、环境情况、空气管理参数、冷却参数等来进行评估管理。
在国际组织方面，2005年美国国家标准学会发布了《数据中心电信基础设施标准》，它依据数据中心基础设施的可靠性、可用性、可维护性对数据中心进行分级；UptimeInstitute将数据中心分为4个等级，在不同等级中包含了对建筑结构、安全性、电源等的不同要求；ITU-TSG5也对数据中心能效问题进行了相关研究，并于2011年发布了《绿色数据中心的最佳实践》；2007年绿色网格（TheGreenGrid）提出了电能利用效率（PUE），目前该指标成为公认的衡量数据中心能源效率的重要指标之一。
另外，还有一些国际组织聚焦于绿色建筑方面，有些数据中心已经获得了相关的评估认证。如美国的LEED认证，从建筑场址、水资源利用、建筑节能与大气、资源与材料、室内空气质量等方面对建筑进行“绿色”评估，分为白金、金、银、铜等级，苹果、艾默生、万国数据等公司均有数据中心获得了LEED认证；其他绿色建筑方面的认证还有英国的BREEAM认证、中国的《绿色建筑评价标准》等。
我国绿色数据中心标准进展
绿色数据中心在体系架构方面包含建筑和环境、设备节能、绿色管理3个层次：建筑和环境层面，从基础建筑和环保角度为绿色数据中心提供选址、建筑布局、建筑节能设计、维护结构及其材料、机房规划与布局等；设备节能层面，从设备角度为绿色数据中心提供各类耗电设备，包括IT设备、制冷设备、供电设备等的选型、使用、节能优化等技术要求；绿色管理层面，从管理角度为绿色数据中心提供管理制度、工作人员、配套工具等管理要求。绿色数据中心的标准体系与之相对应，也应包括上述三层。
数据中心节能降耗成主流
过去5年全球数据中心电能消耗增长率为56%，2010年共耗去1988亿千瓦时的电力，约是全球2010年总发电量的1.1%至1.5%，在拥有大量数据中心的美国，这一比例甚至达到1.7%至2.2%。在此背景下，美国、欧盟等发达地区从2005年起开始重视数据中心的“绿色”问题，并已经采取相关措施鼓励“绿色”数据中心的发展。
从2007年夏天开始，美国环境保护署（EPA）必须向议会汇报数据中心能耗预估值，同时还要提出减少数据中心能耗的建议；2008年，欧盟发布了《数据中心能效行为准则》；2010年新加坡制定了《新加坡绿色数据中心标准——能源与环境管理体系》；2011年年底韩国知识经济部将数据中心的绿色认证作为其能源政策的一部分。
目前我国数据中心总量约43万个，其中经营性数据中心机房有921个，面积约88万平方米。2011年我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，占全社会用电量的1.5%，未来5年我国对数据中心流量处理能力的需求将增长7到10倍。我国政府重视数据中心能耗问题，为促进数据中心节能减排，工信部的《工业节能“十二五”规划》中明确指出，2015年数据中心PUE值降8%；发改委“云计算示范工程”要求数据中心的PUE低于1.5%；2012年年初苗圩部长和尚冰副部长批示“当前要尽快审定、发布互联网数据中心技术及分级分类标准”。
数据中心“绿色”技术发展
数据中心的“绿色”发展涉及诸多方面因素，包括选址、设计、建筑材料、制冷、供电、IT设备、应用系统等全方位的问题。对数据中心内部而言，数据中心主要由IT设备、制冷系统、供配电系统、照明等相关配套设备组成，它们是数据中心的主要能耗要素。其中前三项是主要耗电部分，因此绿色数据中心的节能技术主要围绕这三者展开。
IT设备主要由服务器类和存储类设备组成，对于服务器类设备，其节能技术发展重点是在相同负载下，通过虚拟化技术、处理器降频技术、休眠技术等，使得设备在获得更好性能的同时降低耗电量。对于存储类设备，其“绿色”技术的发展主要目的是降低能耗、提升磁盘利用率和降低有害材料的使用。目前提高磁盘利用效率的技术主要有：重复数据删除、自动精简配置、数据压缩等。通过软件控制动态降低能耗、提高磁盘利用效率的技术主要有：智能动态能耗控制、磁盘休眠、分级存储等。如腾讯天津数据中心，定制了开放式、统一的服务器架构平台，通过采用虚拟化、低能耗主板、固态硬盘等技术，实现了2010年服务器硬件节能20%。
对制冷系统来说，可通过热管理节能减排技术，如冷热风道隔离、精确送风和会风路径设计等来改善数据中心气流组织，实现制冷量的精确供给和按需分配，从而降低制冷系统的能耗。如微软都柏林数据中心采用自然空气散热，并精确设计风道走向，每月节省1800公升水，PUE值降至1.25%。
对供配电系统来说，主要节能技术包括选用高效率的、模块化的UPS电源；进行合理的IT设备与供电设备布局，减少供电线路损耗；采用高压直流提高供电可靠性和电源使用率、降低电量损耗并增强系统可维护性。如阿里巴巴东冠数据中心采用240V直流供电技术，将输入、整流、输出部分分散开来，不仅满足客户的灵活配置需求，对比传统的交流UPS取消了逆变环节，且后备蓄电池直接挂在输出母排也提高了系统的可靠性，可达到节能8%的效果。
标准规范和评估认证展开
随着人们对数据中心节能重视程度的提升，越来越多的政府、国际组织开展了相关标准规范和评估认证的研究工作。
在政府方面，美国EnergyStar开发了数据中心交互式的能效管理评估工具，以PUE为基础，对上百个数据中心的能耗数据进行收集，并进行排序评估；2008年，欧盟发布了《数据中心能效行为准则》，提供减少整体能耗和碳排放的解决方案；2010年新加坡信息技术标准委员会、新加坡资讯通信发展管理局与新加坡标新局共同制定了《新加坡绿色数据中心标准——能源与环境管理体系》，通过基础设施能效、环境情况、空气管理参数、冷却参数等来进行评估管理。
在国际组织方面，2005年美国国家标准学会发布了《数据中心电信基础设施标准》，它依据数据中心基础设施的可靠性、可用性、可维护性对数据中心进行分级；UptimeInstitute将数据中心分为4个等级，在不同等级中包含了对建筑结构、安全性、电源等的不同要求；ITU-TSG5也对数据中心能效问题进行了相关研究，并于2011年发布了《绿色数据中心的最佳实践》；2007年绿色网格（TheGreenGrid）提出了电能利用效率（PUE），目前该指标成为公认的衡量数据中心能源效率的重要指标之一。
另外，还有一些国际组织聚焦于绿色建筑方面，有些数据中心已经获得了相关的评估认证。如美国的LEED认证，从建筑场址、水资源利用、建筑节能与大气、资源与材料、室内空气质量等方面对建筑进行“绿色”评估，分为白金、金、银、铜等级，苹果、艾默生、万国数据等公司均有数据中心获得了LEED认证；其他绿色建筑方面的认证还有英国的BREEAM认证、中国的《绿色建筑评价标准》等。
我国绿色数据中心标准进展
绿色数据中心在体系架构方面包含建筑和环境、设备节能、绿色管理3个层次：建筑和环境层面，从基础建筑和环保角度为绿色数据中心提供选址、建筑布局、建筑节能设计、维护结构及其材料、机房规划与布局等；设备节能层面，从设备角度为绿色数据中心提供各类耗电设备，包括IT设备、制冷设备、供电设备等的选型、使用、节能优化等技术要求；绿色管理层面，从管理角度为绿色数据中心提供管理制度、工作人员、配套工具等管理要求。绿色数据中心的标准体系与之相对应，也应包括上述三层。
