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电能利用效率分级管理概述

摘要：电能利用效率(PowerUsageEffectiveness,PUE)是2007年由美国

绿色网格组织(TheGreenGrid,TGG)提出的用以评价数据中心能源利用效率的

一种指标,目前被国内外数据中心行业广泛使用。通过对不同的数据中心的PUE

的分级测量及管理，我们可以看出,PUE仅是一个数字,对于数据中心的管理者

来说,更应该看重数据中心总能耗的降低,即电费投入的降低。

关键词：电能利用效率分级管理

一、前言

电能利用效率(PowerUsageEffectiveness,PUE)是2007年由美国绿色网

格组织(TheGreenGrid,TGG)提出的用以评价数据中心能源利用效率的一种指

标,目前被国内外数据中心行业广泛使用。根据TGG的定义,PUE计算公式

为:PUE=Pt/PIT,其中Pt为数据中心全年总耗电量,单位是KWh;PIT为数据中心

的IT设备全年耗电量,单位也是KWh。数据中心IT设备的耗电量是包含在数据

中心总耗电量内,所以PUE是一个大于1的数值,PUE值越低,说明数据中心用

于IT设备以外的能耗越低,越节能。

若要大幅降低PUE值,需要采用特殊的架构和技术。经分析，业界宣称做到

极低PUE值的数据中心一般具有如下部分或者全部的特征：

1、采用各种自然冷却技术,不使用或者较少使用机械制冷。这样数据中心

总能耗中占比最高的制冷系统能耗大幅降低。

2、采用市电直供技术。由于没有UPS设备,供配电系统能耗中占比最高的

UPS设备能耗就没有了,从而使PUE计算公式中分子部分的数据中心总能耗降低。

3、该数据中心为低等级数据中心,供配电系统和制冷系统部分或者全部采

用无容错或无冗余设计。这样,供配电设备和制冷设备数量大幅减少,大大降低

数据中心总能耗中的供配电系统能耗和制冷系统能耗,使得PUE值大幅降低。

4、该数据中心为小型数据中心,如腾讯的T-block预制集装箱式数据中心。

一方面,变压器设备能耗不计算在供配电系统能耗中;另一方面,小型数据中心

无电梯、安防设备和总控中心等,进一步大幅降低数据中心总能耗中的其他能耗。

二、技术内容

1、PUE的计算公式为数据中心总耗电量与IT设备耗电量的比值。要降低数

据中心的PUE值,首先必须对数据中心的能耗构成进行分析。通过本次项目的研

究，我们认为数据中心能耗主要包括IT设备能耗、供配电系统能耗、制冷系统

能耗、照明及其它能耗等。以济南公司三枢纽IDC中心为例,IT设备能耗占比最

高,约为50%；其次是制冷系统能耗,约占35%；再次是供配电系统能耗,约占

10%，其中最主要的是UPS设备的能耗,次之是变压器设备的能耗;最后是照明及

其他能耗,约占5%。这里的其他能耗主要包括:安防设备、消防设备、电梯、传

感器以及数据中心管理系统的能耗等。

2、规范PUE结果的命名规范，便于不同IDC间的比较。我们率先对济南公

司三枢纽IDC中心的能耗情况及PUE数值进行了测量及分析，然后按照同一口径

及测量标准对济南公司担山屯IDC中心、四里村IDC中心的能耗情况及PUE数据

进行了测量及分析，并由此制定出了PUE值的测量标准及分级标准。

3、我们对PUE数据进行分解，分析、总结出影响PUE值的因素主要有一下

几个方面：

（1）气候条件

建设在不同气象区的数据中心,由于室外温度对机房专用空调能耗的影响以

及可采用的冷却技术（例如自然冷却等）的不同,即使是其他条件相同,其PUE

也会不同。

（2）IT设备负荷率

数据中心PUE值与IT设备负荷率密切相关。IT设备负荷率指的是数据中心

的IT设备实际负荷与设计的满载时IT设备负荷的比值。不间断电源UPS的效率

在低负载时急剧下降。IT设备负荷率较低时,一方面UPS设备的效率降低,造成

UPS设备能耗增加，从而使得PUE值升高;另一方面,IT设备未满载安装时,制

冷能耗并不成比例降低,也造成制冷能耗的增加,使得PUE值