IDC能效管理系統(tǒng)課件

1、數(shù)據(jù)中心電能效管理系統(tǒng) 北京貝之瑞系統(tǒng)控制技術(shù)有限公司機(jī)房節(jié)能 “大智慧 ”第1頁，共29頁。2目 錄 1、數(shù)據(jù)中心的用電能效 2、數(shù)據(jù)中心電能效管理系統(tǒng)功能 第2頁，共29頁。3數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀 據(jù)估計(jì)，全世界各個(gè)數(shù)據(jù)中心每年的用電量達(dá) 40,000,000,000kWh，電能成本約占總擁有成本的20%，而這些電能消耗中相當(dāng)一部分是可以避免的。 對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者而言，減少能耗中的浪費(fèi)不僅是一個(gè)重大的經(jīng)濟(jì)問題，而且是一個(gè)重要的公共政策問題。第3頁，共29頁。4數(shù)據(jù)中心電效率定義 對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說，用電效率反映的是用于計(jì)算的那部分電能，即IT設(shè)備的用電量在數(shù)據(jù)中心總輸入電能中所占的比例。第4頁

2、，共29頁。5數(shù)據(jù)中心電效率模型第5頁，共29頁。6數(shù)據(jù)中心電效率模型 理論上如果提供給數(shù)據(jù)中心的所有電能都會(huì)輸送給IT負(fù)載，則數(shù)據(jù)中心的效率為 100%。但在實(shí)際情況下，有許多時(shí)候電能被IT負(fù)載以外的設(shè)備消耗了，因?yàn)樾枰獮?IT 設(shè)備進(jìn)行良好的遮罩、供電、冷卻并加以防護(hù)，使之可以提供有效的計(jì)算能力。 消耗數(shù)據(jù)中心電能的非IT設(shè)備包括變壓器、不間斷電源 (UPS)、電源線、風(fēng)扇、空調(diào)、泵、加濕器和照明設(shè)施。其中有些設(shè)備，例如 UPS 和變壓器，與 IT 負(fù)載串聯(lián)，而另一些設(shè)備(例如照明設(shè)施和風(fēng)扇)則與 IT 負(fù)載并聯(lián)，因?yàn)樗鼈儓?zhí)行數(shù)據(jù)中心的其他支持功能。第6頁，共29頁。7典型數(shù)據(jù)中心電能流向

3、第7頁，共29頁。8提高數(shù)據(jù)中心電效率的途徑 第8頁，共29頁。9提高數(shù)據(jù)中心電效率的途徑改進(jìn)機(jī)房物理基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的內(nèi)部設(shè)計(jì)，減少其工作時(shí)的能耗。對(duì)機(jī)房內(nèi)IT設(shè)備系統(tǒng)和各種輔助系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，在運(yùn)行中更好的相互匹配，提高組件的工作效率。利用新技術(shù)、新產(chǎn)品，減少提供IT設(shè)備支持功能的輔助設(shè)備工作所需的電能。第9頁，共29頁。10目 錄 1、數(shù)據(jù)中心的用電能效 2、數(shù)據(jù)中心電能效管理系統(tǒng)功能 第10頁，共29頁。11數(shù)據(jù)中心用電能效管理系統(tǒng)功能關(guān)鍵能效指標(biāo)（PUE）監(jiān)測子系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測與能效分析能耗成本分析電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)中心電能效管理系統(tǒng)第11頁，共29頁。12關(guān)鍵能效指標(biāo)（PUE）監(jiān)測

4、PUE（Power Usage Effectiveness）是國際通用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的重要指標(biāo)，即數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比。 PUE是一個(gè)比率，越接近1表明能效水平越好，一般的數(shù)據(jù)中心PUE通常2，規(guī)劃和管理較好的數(shù)據(jù)中心可以做到1.5PUE1。第12頁，共29頁。13PUE計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集對(duì)數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)進(jìn)行分類： （a）IT設(shè)備負(fù)載； （b）物理基礎(chǔ)設(shè)施；2.如果一個(gè)子系統(tǒng)由于被非數(shù)據(jù)中心負(fù)載共用而不能直接測量其功率消耗，使用標(biāo)準(zhǔn)化方法來估計(jì)該類型子系統(tǒng)的功率；3.如果由于測量技術(shù)障礙而不能直接測量某一子系統(tǒng)的功率，使用標(biāo)準(zhǔn)化方法來估計(jì)該類型子系統(tǒng)的功率。第13

5、頁，共29頁。14PUE計(jì)算模型第14頁，共29頁。15數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)分類 對(duì)于數(shù)據(jù)中心的效率計(jì)算來說，關(guān)鍵是要清楚界定構(gòu)成IT 負(fù)載的子系統(tǒng)，以及物理基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)。子系統(tǒng)設(shè)備IT服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、KVM和監(jiān)視器、災(zāi)難恢復(fù)IT設(shè)備等供電不間斷電源（UPS）、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)（STS）、配電柜、預(yù)備能源系統(tǒng)等制冷冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻塔、水處理、冷凝泵、集中加濕器、風(fēng)扇等其他照明、暖通空調(diào)、消防設(shè)備、個(gè)人辦公設(shè)備等第15頁，共29頁。16PUE監(jiān)測界面第16頁，共29頁。17數(shù)據(jù)中心能效指標(biāo)監(jiān)測目的 使用在線監(jiān)測工具，對(duì)基于完整數(shù)據(jù)的能效指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，有

6、利于管理者全面掌握數(shù)據(jù)中心實(shí)際能源消耗情況和能源利用效率，為制定和權(quán)衡各項(xiàng)以提高能效為目的的技術(shù)方案提供可靠依據(jù)。 系統(tǒng)可監(jiān)測的其他能效指標(biāo)：數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率（DCiE）數(shù)據(jù)中心碳排放量第17頁，共29頁。18子系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測與能效分析 通過對(duì)數(shù)據(jù)中心各子系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷和用能效率的分項(xiàng)監(jiān)測、分析，發(fā)現(xiàn)各子系統(tǒng)運(yùn)行中存在的耗能問題，有針對(duì)性的對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整和技術(shù)改進(jìn)，降低數(shù)據(jù)中心電能消耗，提高整體能效。第18頁，共29頁。19子系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測與能效分析的必要性 設(shè)備實(shí)際效率銘牌效率 設(shè)備的額定效率并非運(yùn)行中的實(shí)際效率，數(shù)據(jù)中心的實(shí)際效率損耗往往被低估； 一些設(shè)備（如：UPS和冷卻設(shè)備）在不

7、同運(yùn)行狀態(tài)下，效率會(huì)顯著降低。 負(fù)載對(duì)數(shù)據(jù)中心效率的影響 電源和冷卻組件并非在接近滿設(shè)計(jì)負(fù)載下工作 典型的 IT 負(fù)載通常顯著低于系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量。 電源和冷卻設(shè)備散熱的影響 電源和冷卻設(shè)備產(chǎn)生的熱量與 IT 設(shè)備本身產(chǎn)生的熱量并沒有不同，這給冷卻系統(tǒng)帶來了額外的負(fù)擔(dān)，因此過度規(guī)劃的電源和冷卻系統(tǒng)，會(huì)進(jìn)一步增加效率損耗。第19頁，共29頁。20子系統(tǒng)負(fù)載監(jiān)測第20頁，共29頁。21UPS系統(tǒng)負(fù)載及效率監(jiān)測第21頁，共29頁。22子系統(tǒng)能效分析建模流程 在提供降額、多樣化和冗余系數(shù)的前提下，評(píng)估每個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行合理性和過度規(guī)劃程度； 使用輸入負(fù)載、每個(gè)子系統(tǒng)的基于過度規(guī)劃的額定負(fù)載比例、空載損耗和比

8、例損耗，來確定其工作損耗； 確定由于需要冷卻系統(tǒng)冷卻數(shù)據(jù)中心的電源和冷卻設(shè)備而產(chǎn)生的其他比例損耗； 將所有損耗總加； 計(jì)算出數(shù)據(jù)中心隨IT負(fù)載的變化而變化的損耗和趨勢(shì)分析圖形、報(bào)表。第22頁，共29頁。23子系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測和效率分析的效果 管理人員可以通過系統(tǒng)在線監(jiān)測和分析功能，了解到哪里的供電很充足可以提供充足的冷氣，哪里的電能消耗已經(jīng)是滿載到達(dá)警戒值，哪里的供電和制冷容量還沒有被充分利用，換句話說，通過系統(tǒng)掌握各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)效率，發(fā)現(xiàn)效率被“擱置”的部分，采取措施加以利用。 第23頁，共29頁。24能耗成本分析 能源成本的比例、構(gòu)成和趨勢(shì)，也是數(shù)據(jù)中心重要能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)。第24頁，共

9、29頁。25能耗成本分析第25頁，共29頁。26電能質(zhì)量監(jiān)測 對(duì)于數(shù)據(jù)中心機(jī)房來說，服務(wù)器和相應(yīng)的輔助設(shè)備非常多，構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部計(jì)算機(jī)、UPS邊路很多，導(dǎo)致電能質(zhì)量變差，目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心缺乏對(duì)各子系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測手段，只能是從整體上提高供電質(zhì)量，但是對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，往往沒有辦法了解是各部分的具體電能質(zhì)量問題，哪里需要加強(qiáng)。 電能質(zhì)量差會(huì)導(dǎo)致設(shè)備及供電線路溫度的上升，還有線路溫度的上升，影響機(jī)房的制冷和散熱問題；干擾通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常工作，據(jù)統(tǒng)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)中50%以上的數(shù)據(jù)丟失事故是電能質(zhì)量問題引起的。第26頁，共29頁。27電能質(zhì)量監(jiān)測HRUn/HRIn、THDu、THDi和含有率（ 264次諧波分量）電壓不平衡度電流不平衡度電壓波