深挖电力数据价值 赋能数据中心发展

郑思达

“冀北当前在运数据中心43个，我们已经获取了各数据中心96点负荷数据、负载率、日电量、业扩办理的相关数据，已可以进行下一步的测算和负载率的预测了。”4月1日，国网冀北营销服务中心大数据实验室迎来了一场关于进一步深化数据应用的研讨会，该中心专责王耀宇向大家提出了自己的建议。这是营销服务中心今年以来组织开展的第5次研讨会，形成了一系列数据应用成果。该中心将数据加工，通过可视化的展现形式，直观、清晰的展示出冀北地区数据中心分布情况、企业电量变化与能耗告警、未来容量预测等情况，灵敏感知各类用电信息。

2021年9月，根据营销服务中心编制的《关于电力看冀北地区数据中心运行情况的报告》分析显示，冀北地区在运数据中心共43个，主要分布在张家口、廊坊，规划建设中具有报装意向的数据中心共56个;1—8月冀北地区在运数据中心累计用电量同比增长42.28%，用电量持续攀升，成为拉动地区经济增长的重要引擎。该分析报告获得了河北省委省政府多名领导批示肯定。

冀北地区发展大数据产业具备得天独厚的优势，2020年河北省发布《河北省数字经济发展规划（2020-2025年）》和《河北省大数据产业创新发展提升行动计划（2020-2022年）》，提出“1+3+6”数据中心产业发展格局，其特殊地理区位和资源禀赋、京津冀产业协同发展和非首都功能疏解均为冀北地区承接首都优质数据资源外溢提供了机遇，亦为数据中心产业加速发展提供了有利条件。

为进一步适应数据产业发展形势，更好服务政府科学决策和经济社会发展，国网冀北电力有限公司充分发挥数字赋能作用，通过电力大数据开展冀北地区数据中心运行与用能监测分析。作为牵头单位，营销服务中心在夯实数据基础、挖掘数据价值、强化数据分析等方面做文章，充分发挥电力大数据覆盖范围广、体量大、实时性强等特点，借助“透视镜”全面剖析冀北地区数据中心的“羽化蝶变”，为全省培育数字经济发展新动能、打造数字经济新优势提供重要参考和依据。

夯实数据基础激发数据创新活力

在国家数字经济和“新基建”的战略背景下，河北省抢抓数字经济发展新机遇，数字产业化发展实现新突破，推动冀北数据中心产业加速发展。然而，仅利用数据中心经济等宏观数据指标分析数据产业情况，具有一定的滞后性，亟需建立可靠、全面、高频的数据指标，及时反映宏观经济运行情况。电力大数据具有真实、精准、客观、动态、实时等突出特点和明显优势，对数据中心发展状况、趋势变化等监测分析具有重要的应用价值。

要分析好数据，掌握好数据内容是重要前提，营销服务中心在前期开展了大量调研工作。由于冀北地区数据中心类型较多，各类数据中心用能特点差异较大，需要摸清各用户设施运营情况、经营方向、用能情况，调研难度大。为建立准确可靠的冀北地区数据中心台账，营销服务中心大数据攻关团队在2021年5月对冀北五地市的43个数据中心逐一走访调研，总里程超200公里、询问上百个问题，主要对冀北地区数据中心的机房信息、机架信息、服务器信息、能效信息、数据中心运行特点、电源类型使用占比、电源负载率情况等信息进行详细记录，作为数据中心“画像宝典”。

“冀北地区数据中心调研工作协调流程复杂、工作量大，有很多信息是需要线下实地走访记录的，我们的攻关团队调研组提前熟悉各数据中心的运行情况并与地市供电公司、各数据中心负责人员多次沟通协调，最终促成为期一个月的集中调研，形成了内容详实的第一手资料。”营销服务中心专责王耀宇说。

由于数据中心用电负荷、日电量等数据质量存在缺失、异常等问题，这对冀北地区数据中心能效等分析造成巨大的干扰。为了使得分析结果科学准确，营销服务中心创新采用了多种数据清洗、修复等方法，综合运用随机插补法、多重插补法、热平台插补法、贝叶斯、随机森林、决策树等方法对数据进行插补、替换、校验，结合数据中心台账信息，着力开展系统历史数据修复。

挖掘数据价值数据赋能监测分析

丰富的电力大数据是一座待挖掘的“金矿”，如何让这座“金矿”充分发挥价值，才是工作的核心。营销服务中心基于电力大数据，结合冀北地区数据中心用能情况展开多维分析，形成分析结论并提出相关建议，实现数据中心科学管理，为政府部门科学精准施策提供重要参考依据。

“从数据中心用能趋势来看，数据中心能耗水平较高，由于数据中心内部设备复杂，运算设备需要消耗大量电能，年综合能源消费量往往达到5000吨标准煤以上。数据中心是典型的高耗能产业，电费约占运行成本的80%，如何有效节能是数据中心面临的首要问题。”营销服务中心技术信息部副主任程杰介绍到。

为向数据中心提供优质的用能建议，首先，营销服务中心结合前期调研基础，开展用能监测数据分析，主要通过比对在运数据中心的整体用能水平，判别企业实际经营情况与用能特征，并采用RBF（径向基函数）神经网络模型，把各业务类别、节能改造作为能效影响因子，为数据中心能耗提供评估基准。其次，营销服务中心充分发挥攻关团队成员的专业及技术优势，高效迁移整合前期研究探索过程积累的先进经验加快模型迭代完善，通过对模型的不断优化，最终实现了在运数据中心的用能分析。

基于用能监测数据分析成果，营销服务中心进一步开展数据中心用能分析可视化场景建设。目前，冀北43个在运数据中心的用电量及负荷情况已全部纳入监测，总体用电负荷呈现日间负荷水平较高、季节性差异明显的特征。通过能效评估分析，主动推送相关数据到各数据中心，为数据中心提供实时监测及预警服务，为客户提供舒适化、多元化服务。

数据中心用能分析可视化场景建设的应用，带来了极大的便捷与应用价值。营销服务中心专责王耀宇欣喜介绍到，“以前想要了解各个数据中心用能情况，需要登录多个业务系统提取数据，然后进行数据整理分析，要花费一整天的时间，既费时又费力。现在好了，通过观测企业能耗情况，并与同行业标准对标，能耗水平高低一目了然，促使企业优先选用高性能、低功耗主设备，积极开展节能技术开发，以此有效提高能源利用率、降低平均PUE值（数据中心能源效率评价指标），推动数据中心节能降耗。”

动态预测容量合理规划电网布局

冀北区域数据中心运行情况监测显示，预计在2022年，冀北地区大数据服务器规模突破200万台，其中承德、张家口（张北、怀来）、廊坊在线运营服务器规模分别突破20万台、100万台、90万台，将建成国家新型工业化产业示范基地。

“随着数据中心项目的发展，运行服务器规模和用电容量都会随之增长，但现有的供电方式、地区网架结构和供电能力都不足以支撑数据中心项目的发展。根据我们内部预测，到2022年末，在建数据中心项目新增用电需求将持续增加。因此，需要密切跟踪项目建设和运行情况，及时了解项目用电需求，提前规划、建设配套电网工程。”毕超然说。

营销服务中心开展客户报装容量预测分析研究，根据数据中心项目历史数据中心数量、规模、地理位置分布、负载率、年电量等信息大数据，总结数据中心用电特性，通过Pearson（皮尔逊）相关系数计算，筛选出与因变量有较强相关关系的特征，选取日期特征（年、月）和用电量特征（当月用电量、上月用电量、上上月用电量），容量特征（业扩报装容量变更）6大特征指标作为报装容量预测模型构建的依据，引入随机森林、XGBoost（极致梯度迭代提升树）模型机器学习算法，建立数据中心报装容量动态预测模型，结合客户用电现状及发展规划，分析及预测数据中心未来一年容量需求，实现了数据中心台变设备负载率的长期发展趋势研判、负载率自动预警、合理容量区间自动推荐、容量优化决策自动建议等功能。

据王耀宇介绍，通过探索数据中心行业报装容量测算方法，目前已实现43个在运数据中心的实时监控和评价，实现数据中心台变设备实时监测、超限自动预警、推荐合理容量区间、提供增容/改造等业务决策自动化建议等功能。为进一步提升服务品质，营销服务中心还着力优化数据中心行业服务策略，辅助电网企业提前规划，合理建设配套工程，同时为政府部门掌握数据中心投运和用能情况、实现科学管理与决策提供重要参考依据。

营销服务中心技术信息部副主任程杰表示：“2022年作为《河北省大数据产业创新发展提升行动计划（2020-2022年）》的收官之年，我们将继续深挖电力大数据应用，强化数据应用模式和管理创新，持续密切跟踪冀北地区大数据产业发展和能效优化情况，更好服务政府管理决策及地方社会经济发展，助力公司数字化转型发展。”