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AI使能,构建更加节能的数据中心
目录
第一章 数据中心节能 1
1.1数据中心能耗现状 1
1.2能源管理部门对数据中心的节能导向 2
1.3数据中心的节能策略 5
1.4数据中心制冷系统的优化策略 11
第二章 AI节能技术支撑 12
2.1 AI技术 13
2.2数字孪生技术 15
2.3基础设施与IT设备的要求 21
2.4 AI节能实现流程 21
第三章 AI节能应用场景 26
3.1 空调末端节能控制 26
3.2冷冻水系统节能控制 27
3.3 数据中心虚拟3D环境与AI节能控制 30
第四章 应用AI存在的影响 33
4.1应用AI存在的风险 33
4.2应用AI的成本分析 34
4.3应用AI的建议 35
数据中心节能
1.1数据中心能耗现状
近年来随着移动互联网、物联网、云计算的大力发展,数据中心作为信息载体在规模和数量上均增长迅猛,其能源消耗和运营成本问题日益突出。
根据美国斯坦福大学Jonathan Koomey教授的一项调查,2010年全球数据中心电力消耗为2355亿度,约占全球电力消耗的?1.3%;而在美国,这一比例更高,美国环境保护署的报告显示,2011年数据中心能源消耗占到了美国电网总量的2%,并且还将呈现每五年翻一番的态势;到 2014年全球数据中心每年电力消耗3000亿度,相当于7个XX核电站发电量;2017年,全球各地约有800万个数据中心,电力消耗为4162亿度,相当于全球总用电量的2%,预计到2020年将高达全球用电量的5%。
中国的数据中心能耗也高速增长,显著高于世界平均水平,据ICT Research统计,2012年我国数据中心能耗高达664.5亿度,占当年全国工业用电量的1.8%;另据《中国数据中心能耗现状白皮书》显示,2015年中国的数据中心的电耗达1000亿度,年耗电量超过全社会用电量的1.5%。据相关单位统计,中国数据中心的电费占据数据中心运维总成本的60%-70%,除IT设备外,制冷和空调系统能耗最高。数据中心的电费开支不仅给企业带来了沉重的负担,也造成了全社会能源的巨大挑战。
数据中心能源消耗巨大和能源利用效率低下的现状,揭示了数据中心行业存在着巨大的节能空间,绿色节能成为当前和未来数据中心建设的主流需求。
1.2能源管理部门对数据中心的节能导向
1.2.1国家部委相关数据中心节能政策
国家工信部、发展和改革委、机关事务管某某等多个部委对数据中心的规范建设、改造升级、绿色发展非常重视,近年来多次出台相关政策加以引导和规范。
1、2013年,国家工信部、发展改革委、国土资源部、电监会、能源局首次联合印发了“关于数据中心建设布局的指导意见”(工信部联通〔2013〕13号)。第一次对能效值提出要求:新建数据中心PUE小于1.5,改造数据中心PUE小于2;并根据气候和能源条件,将我国划成一、二、三类地区;对满足布局与能效要求的,在电力设施建设、电力供应及服务、大用户直供电等方面给予政策优惠。
2、2015年,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发“关于国家绿色数据中心试点工作方案的通知”(工信部联节〔2015〕82号),联合开启“国家绿色数据中心”遴选,共确定14个试点地区、86家试点单位。
3、2016年,工信部印发“国家绿色数据中心试点监测手册的通知”(工信厅节〔2016〕99号),参照GB/T 32910.3-2016《数据中心资源利用电能能效要求和测量方法》,明确了数据中心电能能耗的测量点、测量仪器、测量周期等内容。
4、2017年,工信部印发“关于加强“十三五”信息通信业节能减排工作的指导意见”(工信部节〔2017〕77号),要求新建大型、超大型数据中心的能耗效率PUE值达到1.4以下;新能源和可再生能源应用比例要大幅提升。
5、2018年,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局三部门联合公告第一批共49家国家绿色数据中心(公告2018年第6号)。
6、2019年,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局发布“关于加强绿色数据中心建设的指导意见”(工信部联节〔2019〕24号),提出:到2020年,数据中心能耗基本可比国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下;高耗能老旧设备基本淘汰、水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升,废旧电器电子产品回收利用;打造一批绿色数据中心先进典型,形成一批自主创新的绿色数据中心技术产品、解决方案,培育一批绿色数据中心专业化第三方服务机构;建议健全绿色数据中心评价标准体系和能源资源监管体系;并从8个重点方面明确了相关任务,要求落实建设目标。
工信部2019年工业节能监察重点工作计划,首次将数据中心纳入专项监察,要求依据《工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局关于加强绿色数据中心建设的指导意见》(工信部联节〔2019〕24号),对纳入重点用能单位管理的数据中心进行专项监察,按照《数据中心资源利用第3部分:电能能效要求和测量方法》(GB/T32910.3-2016)等标准,核算电能使用效率实测值,检查能源计量器具配备情况。
1.2.2地方政府相关数据中心节能政策
除国家部委外,XX、XX、XX等政府部门也出台了对PUE的要求相关政策,如下表所示,随着时间推移,政府节能诉求变得越来越强烈,在政策牵引下,数据中心行业必将更加重视节能。
文件名称
发文单位
发文日期
PUE要求
《2014XX市新增产业的限制和禁止目录》
XX政府
2014-7
提前一年半新建PUE<1.5
《2018XX市新增产业的限制和禁止目录》
XX政府
2018-9
***禁止,其他PUE<1.4
《数据中心能源效率限额》
**_*
2019-12
新建或改造准入PUE
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