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互聯(lián)網(wǎng)用量的急劇增加,導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的數(shù)量、規(guī)模和密度也隨之急劇擴(kuò)大。雖然數(shù)據(jù)中心歷經(jīng)升級(jí),但仍然難以跟上用戶需求的步伐。63%的IT經(jīng)理說(shuō),不知不覺(jué)中他們的數(shù)據(jù)中心就耗盡了所有空間、電源或散熱容量。另有43%的IT經(jīng)理認(rèn)為,以現(xiàn)在的增長(zhǎng)速度來(lái)看,目前的基礎(chǔ)設(shè)施如果不做改變,頂多只能維持6個(gè)月。因此不用奇怪,有36%IT經(jīng)理正在規(guī)劃或建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心在發(fā)熱

目前數(shù)據(jù)中心所消耗的電力已占到美國(guó)全部電力使用量的2%,預(yù)計(jì)到2020年,這一數(shù)字將激增到9%。美國(guó)環(huán)保署在2007年8月2日遞交美國(guó)國(guó)會(huì)的《服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心能效報(bào)告》中指出,2005年全球各大公司在電力和冷卻服務(wù)器上共花費(fèi)261億美元,超過(guò)60%的電力都被用來(lái)冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備。2007年,全美數(shù)據(jù)中心用電量占美國(guó)總用電量的1.5%,根據(jù)該趨勢(shì)預(yù)測(cè),2007年到2011年數(shù)據(jù)中心的能耗將增加一倍,到2011年,數(shù)據(jù)中心用電量將占全美總用電量的2.9%,達(dá)到1200億度以上。數(shù)據(jù)中心日益增長(zhǎng)的電力需求正在迅速發(fā)展成為一個(gè)特別值得關(guān)注的問(wèn)題,數(shù)據(jù)中心管理者越來(lái)越清楚地意識(shí)到“數(shù)據(jù)中心的能耗成本將越來(lái)越高于硬件購(gòu)置成本”。

這也就是Google開(kāi)始瘋狂在綠色能源上花錢(qián)的原因。近日,除了一億美元投資俄勒岡州風(fēng)力發(fā)電站和宣布投資世界最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠,Google又宣布為自己的俄克拉荷馬州數(shù)據(jù)中心買(mǎi)下20年風(fēng)力綠色能源。

新一輪能源爭(zhēng)奪已經(jīng)初露端倪。據(jù)統(tǒng)計(jì),2007年中國(guó)IT產(chǎn)品的總耗電量約為300億～500億千瓦時(shí),幾乎相當(dāng)于三峽電站一年的發(fā)電總量,其中數(shù)據(jù)中心IT產(chǎn)品的耗電量占到約40%。根據(jù)國(guó)家工信部的統(tǒng)計(jì),“十二五”期間,全國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電將要翻番。因此,數(shù)據(jù)中心的節(jié)能也成為“十二五”一大課題。國(guó)資委已經(jīng)頒布了《中央企業(yè)節(jié)能減排監(jiān)督管理暫行辦法》,指導(dǎo)監(jiān)督中央企業(yè)在節(jié)能減排和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式中進(jìn)一步發(fā)揮表率作用。據(jù)悉,納入國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的千家企業(yè)中,中央企業(yè)及其所屬企業(yè)有197家,“十一五”期間承諾節(jié)能2000多萬(wàn)噸標(biāo)煤。而在去年年底,中國(guó)政府承諾,到2020年將把單位GDP碳排放在2005年的基礎(chǔ)上減少40%到45%。

從能源開(kāi)始給數(shù)據(jù)中心退熱

數(shù)據(jù)中心在消耗電力的同時(shí),產(chǎn)生大量的熱量。隨著溫度的升高,IT硬件的可靠性大幅降低。據(jù)估計(jì),溫度升高10℃(18°F),電子設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性降低50%。于是不得不對(duì)其進(jìn)行降溫處理,由此又帶來(lái)了PUE的問(wèn)題。也就是說(shuō)IT設(shè)備所消耗的電能與IT配套設(shè)施所消耗的電能比率。國(guó)外數(shù)據(jù)中心PUE值通常在1.6～2.0,而國(guó)內(nèi)機(jī)房多在2.0以上。也就是說(shuō)為IT設(shè)備提供的一度電的同時(shí)要消耗掉2度以上的電。這其中有很大的一部分是為UPS電池制冷上。為什么說(shuō)給數(shù)據(jù)中心退熱要從電源開(kāi)始呢?與風(fēng)冷、水冷等節(jié)能方式相比,降低電源系統(tǒng)開(kāi)支是最簡(jiǎn)單、操作最為直接的一種方式。

眾所周知,UPS的能耗在整個(gè)數(shù)據(jù)中心里占到18%左右,大家可能感覺(jué)不是很大的數(shù)字,但是如果乘以數(shù)據(jù)中心實(shí)際功耗(IT能耗)就是很大的數(shù)字。目前,國(guó)內(nèi)在建的超大型的數(shù)據(jù)中心規(guī)模都是在20兆瓦、30兆瓦,如果乘以15%甚至20%就變成非常大的能耗。

運(yùn)用飛輪儲(chǔ)能技術(shù)構(gòu)建綠色電源

國(guó)外數(shù)據(jù)表明，在UPS應(yīng)用中，飛輪儲(chǔ)能正在逐步取代鉛酸蓄電池，成為主流技術(shù)。之所以有這樣的發(fā)展勢(shì)頭，據(jù)美國(guó)Active Power公司大中國(guó)區(qū)總裁王桓介紹，飛輪儲(chǔ)能有三大優(yōu)勢(shì)。

首先,作為一種機(jī)械儲(chǔ)能的方式,飛輪儲(chǔ)能的可靠性高,而這正是數(shù)據(jù)中心對(duì)UPS提出的首要要求。根據(jù)權(quán)威鑒定機(jī)構(gòu)給出的數(shù)據(jù),以傳統(tǒng)化學(xué)蓄電池的故障率為1%計(jì)算,飛輪儲(chǔ)能的故障率要低7倍。

第二,效率高、節(jié)電潛力大。傳統(tǒng)化學(xué)蓄電池的效率在90%～91%,而飛輪儲(chǔ)能UPS滿載效率為98%。一般情況下,大型數(shù)據(jù)中心的負(fù)載在50%以下,此時(shí)Active Power飛輪UPS的效率是97%,在40%帶載率時(shí)是94%～96%;而傳統(tǒng)蓄電池這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別是85%～87%和82%～83%�！耙虼�,對(duì)于數(shù)據(jù)中心更有意義的是,帶載率越低的時(shí)候,飛輪節(jié)省的能量越多�！蓖趸附忉尩�。

王桓表示,跟傳統(tǒng)UPS相比,飛輪UPS節(jié)省了25%的能耗。以一個(gè)10兆瓦的數(shù)據(jù)中心為例,飛輪UPS一年可以節(jié)約1000萬(wàn)度電。何況中國(guó)現(xiàn)在涌現(xiàn)很多大型數(shù)據(jù)中心,有些數(shù)據(jù)中心功率甚至高達(dá)60兆瓦,因此節(jié)電潛力巨大。

第三,降低邊際成本。據(jù)悉,能耗成本已經(jīng)占IT行業(yè)運(yùn)營(yíng)成本的30%～50%,這其中,UPS、空調(diào)等周邊設(shè)備的耗電量大大高于主機(jī)電量。而飛輪UPS不需要空調(diào)降溫,節(jié)約了空調(diào)的成本和耗電。同時(shí)壽命長(zhǎng)達(dá)20年,節(jié)省了更換蓄電池的費(fèi)用。王桓表示,以10年計(jì)算,可以幫助客戶節(jié)省60%的成本。

據(jù)悉,位于美國(guó)科羅拉多州的Broomfield數(shù)據(jù)中心,是世界上最早同時(shí)也是使用機(jī)架冷卻方案規(guī)模最大的數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心應(yīng)用“機(jī)架冷卻系統(tǒng)+節(jié)能冷水機(jī)組+飛輪UPS”方案節(jié)省了能源和空間。Broomfield使用無(wú)蓄電池組的飛輪UPS替代了普通UPS,這不但節(jié)省了蓄電池組的前期購(gòu)置成本和后期維護(hù)成本,最重要的是減少了重金屬鉛和酸液的污染 。

鉛酸蓄電池在歐美國(guó)家回收都需要交費(fèi),我國(guó)尚未有相關(guān)法律對(duì)其作出限制,一旦出臺(tái)相關(guān)規(guī)定,使用鉛酸電池的成本將會(huì)越來(lái)越高。從2000年至今,生產(chǎn)飛輪UPS的Active Power公司已經(jīng)幫助客戶節(jié)省超過(guò)兩億度電能,消除了超過(guò)190萬(wàn)節(jié)鉛酸蓄電池(約含2.7萬(wàn)噸鉛)的使用,減少了超過(guò)80萬(wàn)噸CO2的排放。

據(jù)統(tǒng)計(jì),目前中國(guó)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模每年保持兩位數(shù)的增長(zhǎng),超過(guò)世界平均水平,呈現(xiàn)過(guò)快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。中國(guó)已成為全球最大、發(fā)展最快的UPS市場(chǎng)之一。從電源開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行綠化,同時(shí)再輔以其它措施,綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)將不再遙遠(yuǎn)�！�