上海市公共机构绿色数据中心（机房）建设与用能状况研究

金浩敏 何锦丝上海市机关事务管理局

上海市公共机构绿色数据中心（机房）建设与用能状况研究

金浩敏 何锦丝
上海市机关事务管理局

课题组选取20个具有代表性的调研对象,摸清全市公共机构绿色数据中心(机房)现状,结合全球发展趋势,提出相关对策与建议。

数据中心；管理制度；标准与规范

随着信息化快速发展，全球数据中心建设步伐明显加快，总量已超过300万个，耗电量占全球总耗电量的比例为1.1～1.5%，其高能耗问题已引起各国政府的高度重视，并且将绿色数据中心建设，实现其能源利用效率最大化和环境影响最小化作为节能减排工作重点。此次课题研究，旨在深入贯彻落实党的十八届五中、六中全会精神，积极践行绿色发展理念，推进生态文明建设，为上海公共机构“十三五”节能工作开好局，进一步提高公共机构数据中心能源利用效率，完善相关配套政策提供数据、理论及技术支撑。

1 绿色数据中心的基本概念及发展趋势

随着全球信息产业和信息技术的飞速发展，信息化建设已成为国家经济的重头戏，信息化水平的高低已成为衡量一个国家全球竞争力强弱的重要指标。但与此同时，数据中心的高耗能，与全球能源形势日趋紧张、资源环境压力日益增大的矛盾也逐步显现。因此，采用创新技术建设新一代绿色数据中心及改造现有数据中心，将成为信息化发展的一种趋势。所谓绿色数据中心是指，具有规模化整合、绿色环保节能、高密度和高容量、负载动态自适应、可视和高度自动化等特点的数据中心。综观国内外研究，绿色数据中心逐步呈现出集约化、高密度机柜、模块化、虚拟化、云存储/云计算、人机分离智能化管理等发展趋势。

2015年，我国发布了《工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局关于印发国家绿色数据中心试点工作方案的通知》，明确提出创建绿色数据中心的总体设想：注重能效提升与低碳环保并重，技术与管理并行的方针，但在实践中，却还有很大改善的空间。据有关数据显示，预计到2020年，数据中心年均电能消耗量将占全球年均总电能消耗量的1%。反观我国，近年来虽然数据中心发展迅猛，总量超过40万个，但年耗电量却超过了全社会用电量的1.5%，其中大多数数据中心的PUE普遍>2.0，与国际先进水平相比，节能潜力巨大。

2 全市公共机构数据中心的现状及存在问题

为了摸清全市公共机构数据中心现状，课题组选取20个具有代表性的调研对象，包括11个市级机关、3个市属高校、3个三甲医院和3个其他公共机构进行实地调研。调研发现，全市公共机构数据中心用电量约占整个建筑用电总量的10~30%左右，其比例根据不同建筑规模，机房面积及用途变化有所浮动，对照国家行业标准，上海公共机构数据中心的单位建筑面积能耗偏高，节能潜力较大。

此外，通过对各数据中心的业务类型、面积、围护结构、用能设备、能源计量情况、能耗及能效情况、能源管理现状、废旧设备回收情况、冗余潜力、远端控制等12个方面进行对比研究，发现主要存在3方面问题：

（1）前期政策不细化

主要表现在建设分散和规划无序上，因入驻时间或者信息化建设需求不同，公共机构的数据中心存在分散报批、分散建设的问题，甚至一幢建筑内并存数十个数据中心，大大降低了空间利用率和能效水平；在调研中，还发现大部分公共机构缺少对IT设备需求与业务需求关系的科学分析，缺乏对现有机房空间和机架排位的合理规划、利用，导致部分数据中心IT设备的保有量高于信息业务的实际需求，超出正常安全冗余度。

（2）管理措施不到位

管理权限不明，多头管理现象突出。如机房通信设备归单位信息部门管理，供配电、UPS、空调等设备却归工程部总务科管理，不同管理部门给节能目标提出、节能措施落实带来了较大难度；改造动力不足，资金筹集困难。公共机构属财政拨款单位，能源成本压力小，缺乏改造内生动力，甚至很多机房管理者常以保障业务需求或机房安全为由，人为设置障碍。加之节能改造需大量资金投入，动辄百万或千万，在无专项经费保障下，一般公共机构只能“望而却步”。

（3）人才技术不匹配

专业人员匮乏，大部分数据中心仅关注机房设备的安全稳定运行，极少关注节能增效。管理人员大多不具备节能知识和技能，部分设施设备实际已具备改造的需求和可能，却无法及时发现，提出可行性方案；计量网络不完善，大部分公共机构缺乏对数据中心用能现状的分析，部分公共机构未对数据中心各用能系统实施分项计量，导致数据不完整和低可信度，影响了公共机构数据中心节能工作的全面深入推进。

3 相关对策与建议

数据中心整体能耗水平与构成数据中心各个系统的基础设施息息相关，我们要坚持从数据中心全生命周期各环节入手，以合理规划为前提、以精准建设为保障、以精细运营为落实，以持续优化作改进，以节能技术作支撑，多管齐下，真正做好数据中心的节能管理。

（1）加强政策引导，完善工作机制

1）以“全生命周期”理论指导相关配套政策的研究制定，重点强化对新建数据中心的前期规划调研和建设方案评审，为高耗能数据中心改造提供政策引导，从建设、运维、改造等多个管理环节为绿色数据中心创造有利的政策环境。各公共机构管理层应重视节能改造工作，设立专门管理部门，职能部门应加强新建数据中心的前期规划和审批。2）公共机构管理部门应逐步增强管理意识和管理能力，完善规章制度，将用能监测、设备管理、环境评估、消防安全、人员管理、设备回收处置等内容纳入管理制度，并追踪制度的执行效果，强化执行效果。3）将绿色数据中心建设纳入节能目标管理范畴，明确职责权限，落实责任到人、到岗。各单位根据目标管理要求，制定节能改造和管理改进的计划方案，各级公共机构节能主管部门应当完善定期考察制度，形成前期审批、中期监督、后期评价全过程的闭环管理，确保相关政策要求落到实处、取得实效。

（2）创新工作模式，提升管理能力

1）转变思路模式，以“政府主导、市场参与，集约高效、开放融合，规范有序、安全可检”为原则，逐步转变电子政务发展方式，充分运用云计算、大数据等理念、技术，建立市区两级电子政务云平台，实现基础设施共建共用、信息系统整体部署、数据资源汇聚共享和业务应用有效协同。2）利用市场化手段，对既有机房改造，鼓励采用合同能源管理模式。市区两级节能主管部门建议设置专项资金，用于项目的实地踏勘、可行性研究及方案专家论证等工作，并择优选择合同能源管理公司。同时，需激发主管部门积极性，打造主管部门、业主单位及节能服务公司“三位一体”的合作模式，实现效率和效益最大化。3）优化运维管理，一要严格规范操作流程，定期巡视设备运行状况，检查关键设备及部件的可靠性，保证系统稳定运行；完善机房环境动力监控系统，及时发现漏水、温湿度异常及设备报警等情况；建立机房用能、环境、人员出入、设备更格等基本信息合账制度；做好空调系统的维护保养工作，减少室内冷气外漏或室外热量侵入。二要优化运行策略，加强对运维管理人员的技能培训，鼓励运维管理人员根据实际情况，优化完善管理策略，对提出合理化建议的管理人员给予一定奖励，激发其节能积极性。

（3）丰富改造手段，加大技术运用

在数据机房节能改造中，加大对多样化技术手段的运用。1）在IT设备节能技术方面，建议采用芯片节能技术、刀片式服务器、大型机、虚拟化、静态数据集中存储、电子政务云等技术手段和产品。2）在电气节能措施方面，建议采用UPS模块化技术，或选用低负载时高效能的UPS。3）在照明系统节能措施方面，建议选择高发光效率灯具作为数据中心的光源。灯具类型上可选择配备开启式或半开启式直接型配光灯具。4）在空调系统节能措施方面，通风和空调设备建议采用高效节能型设备，采用安全可靠、高效的控制系统，自动调节系统的冷、热供应量。同时，合理规划机房内的冷热通道，提高机柜散热效果，阻挡冷热气体混流等。5）在建筑围护结构节能措施方面，屋顶应为无透明且采取保温措施，外墙宜采用蒸压加气混凝土砌块，厚玻化微珠无机保温砂浆外保温设计。6）在机房智能控制节能措施方面，可积板采用PUE监控系统，对空调、UPS、IT设备、照明和其它用能系统实现分项计量，实时监测数据中心PUE值，分析历史趋势和异常情况，查找原因并加以分析。

4 结语

公共机构节能是一项长期的系统工程，需要科学完整的体系支撑和强而有力的机制保障。本课题的研究重点围绕公共机构绿色数据中心建设，希望通过现状分析及对策研究，为上海公共机构绿色数据中心建设提供现实路径。也希望借此次课题研究，为健全和完善上海公共机构节能管理制度、标准、规范，提供参考和助力。

Study on Shanghai Public Institution Green Data Center (Com puter Room)Construction and Energy Consum ption

Jin Haom in He Jinsi
Shanghai Municipal Government Of f ices Administ ration Bureau

Research group has chosen 20 typical study objects to analyze public institution green data center (com puter room) current condition combined with globa l development trend. The author puts forward countermeasures and suggestions.

Data Center, Management System, Standards and Regulations

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.005