我國明確提出貫徹落實科學發展觀,提出建設資源節約型、環境友好型社會的發展理念,包括通信行業在內的社會各行各業都為實現加快旅社發展、構建生態文明的發展目標努力。隨著我國“互聯網+"、大數據、云計算、AI技術、數字經濟、5G技術等產業政策的落地,我國數據中心市場仍將處于快速發展期。工業和信息化部在《關于加強“十三五"信息通信節能減排工作的指導意見》強調要求到2020年新建大型、超大性數據中心的能耗效率(PUE)值達到1.4以下。無論是國家和社會整體勢指引,還是數據中心自身成本節約和效率的提高,通信領域節能減排都是一個重要而艱巨的工作。
數據中心由當地電網或專用的發電設施提供電力供應,通過變、配電等過程處理后,為數據中心的用電負荷提供穩定電源。數據中心的電能消耗一般包含以下組成部分:
節能的首要任務就是要掌控能耗的使用情況,然后加以統計、計算、分析,優化能耗分配方案。數據中心針對用電情況建立一套全面有效的一體化信息解決方案———能源管理系統,實現數據中心對所有能源消耗進行數據分析、整理、管控的要求,滿足數據中心每個業務部門的管理及維護訴求,實現能耗準確管理模式,幫助數據中心“向管理要效益、憑技術促節能"。
能源管理系統由三部分組成:能耗監管中心、通訊服務及能源數據采集。能耗監管中心:主要實現對所有能耗數據的集成和管理。通過管理層的能耗數據采集、匯總、統計、對比、分析和直觀展現,并提供用戶人機界面、數據報表。用戶可以根據這些分析結果進行能耗的對標管理、制定考核、管理制度、提供能源決策依據。通訊服務:負責將現場設備層的電力儀表通過現場總線形式所采集的相關信息數據轉換為網絡形式的信號,并進行組合和轉發。能源數據采集:實現底層數據采集,主要是底層電力儀表,電力儀表需具備RS485通訊接口,標準Modbus通訊協議。
能源管理系統,以數據采集處理平臺為核心,不僅擁以下常用功能模塊,還可針對數據中心實際需求實現功能定制。
數據中心能源數據存儲結構復雜并不能直接對能耗分析、輔助決策提供支持,模塊把各種復雜的的能源數據變成基于相同平臺并且具有相同結構的符合終用戶邏輯的數據,進而轉化為有效信息和數據。
數據處理是對數據(包括數值的和非數值的)進行分析、加工的技術過程,包括對各種實時數據、設備數據等分析、整理、計算、編輯等的加工和處理,并可根據需要進行自定義分類分項,以便于進行數據的分類分項統計。
能源監測功能模塊通過工藝圖、數據列表、曲線圖、餅圖等方式實現數據中心能源實時工況監控、歷史運行情況查詢、超限預警與異常告警等功能,及時發現能源安全問題,并可以監視開關、閥門、泵機、空調、空壓機等設備的運行狀態。
模塊提供能夠對能耗數據快速反應的異常報警功能模塊,包括實時數據上限、下限、超出指標報警、復合報警、累積量報警、瞬時量報警、時間段平均值報警、數據總線層服務報警、Web展示層應用錯誤報警、系統操作錯誤報警、能耗超管理值報警、能耗超標準報警等,方便時間發現能源使用、設備運行、用能質量、用能不平衡等方面的異常。
對數據中心能耗進行不同維度、不同時間段的統計分析,查找出具有節能潛力的時間點和節能項目,為用戶通過管理節能、技術節能提供具說服力的科學依據。
該模塊提供了年、月、日等數據中心的用能數據統計報表,具體包含總耗能量、分項耗能量、PUE等指標,提供數據中心消耗上報報表的標準格式,并可為用戶定制化開發報表。
數據中心能源管理系統利用現代計算機、網絡技術、實時數據庫技術、數據分析及預測技術,對數據中心電能的生產、輸配和消耗設備狀態實施集中、扁平化的動態監控和數字化管理,改進和優化能源平衡,提供監控展示、計量計費、業務管理、節能潛力分析與節能降耗技術應用的、完整性解決方案。
系統對數據中心的總能耗按不同能源類型、不同時間進行統計分析,整體把握數據中心能耗狀態、指標完成情況、用能趨勢和能耗排名,自動查找出能源消耗不合理的時間點,為節能提供依據。系統可以展示每塊電表的詳細數據,包括電流、電壓、功率、功率因數等各種數據,以圖表的形式直觀顯示同類區域能源消耗的情況,并可按照人均、單位面積進行折算。系統根據輸入的收費策略,系統可自動統計出電能的峰平谷電量及電費,根據分時計費分析結果。
數據中心能源管理系統根據分類分項原則,對電能進行對比分析,按照不同分項進行對比顯示,可分析出哪些分項用能超標或不合理,從而找出節能降耗點。系統可對冷機的能耗進行分析和對比,計算COP值是否在合理范圍之內,為冷機的啟停邏輯設定提供依據。系統生成數據中心整體PUE動態曲線,便于整體能源效率分析。
數據中心能源管理系統根據單位能源消耗量與室內外溫度的對比關系,采用專用先進的能耗算法,找出用能不合理時間點,并將結果反饋給用戶,為節能提供決策依據。系統將實際耗能量與計劃值進行分析比較,實時查看節能值的變化量,驗證節能改造方案效果。
建立高效的能耗監測管理系統,對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量,對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經濟指標及績效考核指標,發現能源使用規律和能源浪費情況,提高人員主動節能的意識。
數據中心能源管理系統采用專業測控與計量產品,依托智能通訊網絡,實現供配電等能源數據的自動化測控與計量功能,對數據中心電能資源進行監控管理,與DCIM(數據中心基礎設施管理系統)密切結合,完成設備、人員與能源的協調管理,可根據電能使用情況合理利用資源、節約能源,大限度地降低數據中心運營成本,大限度降低對環境的污染。
該系統通過對能耗分類分項分析等手段找出數據中心耗能的問題點,進行能耗分析評估,有針對性的開展節能改造工作,保證能源的使用可控、可測、可執行、可實現,從而達到數據中心節能減排的目標。