電能的使用不是數(shù)據(jù)中心的典型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，也沒有作為一項開支得到有效管理。在數(shù)據(jù)中心的生命周期內(nèi)，盡管電能成本可能會超過包括UPS在內(nèi)的電源系統(tǒng)的成本，也可能會超過IT設(shè)備的成本，但上述情況卻是不爭的事實。出現(xiàn)這種情況的原因如下：

要繳納的電費數(shù)額是在費用發(fā)生后才知道的，與任何特定決策或操作規(guī)程沒有明確的聯(lián)系。因此，這些費用被視為是無法避免的。

用于為數(shù)據(jù)中心的電力成本建模的工具不普及，在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計過程中并未廣泛使用。

需要繳納的電費通常不包括在數(shù)據(jù)中心運營組的責(zé)任或預(yù)算范圍內(nèi)。

數(shù)據(jù)中心的電費帳單可能包含在更大的電費帳單之內(nèi)，而可能無法單獨提供。

決策者在進(jìn)行規(guī)劃和采購決策的過程中，未獲得有關(guān)電力成本影響的充足信息。

APC第114號白皮書將證明上述所有問題均可以并應(yīng)該得到解決，因為這樣可以為一般用戶節(jié)約大量資金。在設(shè)計新設(shè)施時可以實現(xiàn)最大程度的節(jié)約，但現(xiàn)有的和改造的設(shè)施也可以實現(xiàn)某種程度的節(jié)約。在設(shè)計新數(shù)據(jù)中心的過程中，只需進(jìn)行簡單且不需成本的決策，便可以節(jié)約20-50%的電費；如果系統(tǒng)化進(jìn)行設(shè)計，則可以減少多達(dá)90%的電費。

什么是電能消耗成本？

電能成本通常為每千瓦時0.12美元。根據(jù)這一成本，每千瓦IT負(fù)載的年電力成本約為1，000美元。在典型數(shù)據(jù)中心的10年生命周期中，這大約相當(dāng)于每千瓦負(fù)載10，000美元的成本。

通常，數(shù)據(jù)中心所使用的能源約有一半消耗在IT負(fù)載上。另一半消耗在包括電源設(shè)備在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物理基礎(chǔ)設(shè)施(NCPI)設(shè)備上。這意味著，對于每千瓦IT負(fù)載，10年的電力成本約為20，000美元。例如，一個200千瓦的數(shù)據(jù)中心10年的電能，成本為4，000，000美元。這對于任何組織都是一項巨大的成本，所有IT專業(yè)人員都應(yīng)了解這項開支的去向，并知道它是可以避免的。

能源消耗在什么地方？

數(shù)據(jù)中心使用的能源只有大約一半甚至不足一半消耗在IT負(fù)載上。另一半消耗在包括電源設(shè)備、冷卻設(shè)備和照明設(shè)施在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物理基礎(chǔ)設(shè)施(NCPI)設(shè)備上。圖1顯示了典型高可用性數(shù)據(jù)中心中電能的流向。需要注意的是，數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源最終都會以廢熱的形式排放到室外大氣中。圖1是根據(jù)采用2N電源設(shè)備和N+1冷卻設(shè)備、在大約30%的額定容量下工作的典型數(shù)據(jù)中心。

根據(jù)輸入電能中實際消耗在IT負(fù)載上的比例，上述數(shù)據(jù)中心的效率為30%。若要更詳細(xì)地了解電能消耗在什么地方，以及不同類型的設(shè)備具有什么樣的負(fù)載，請參閱APC113號白皮書“數(shù)據(jù)中心的電力效率建?！?。

效率并不是有效的指標(biāo)

許多有關(guān)電能消耗的討論中都使用“效率”一詞。雖然能夠準(zhǔn)確理解諸如“提高效率”等此類詞匯的基本含義，但在技術(shù)上使用“效率”一詞對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行定量評估則會引起混淆。如果使用電能消耗(千瓦)指標(biāo)而不是效率指標(biāo)，則會使討論變得明確得多。例如，如果數(shù)據(jù)中心內(nèi)兩臺不同設(shè)備的效率分別為50%和80%，那么我們不知道如何將其效率合并為一個體現(xiàn)成本的數(shù)字。事實上，電力成本實際取決于流經(jīng)每臺設(shè)備的電量。而且，某些設(shè)備(如計算機(jī)或照明設(shè)施)的效率為零，這是一個令人困惑的概念，沒有傳達(dá)出有關(guān)用電量的定量信息。

相比之下，以電能消耗為指標(biāo)簡單明了。只要將數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)備的能耗加在一起，即可得出總耗電量。如果一臺設(shè)備每個月消耗10美元的電能，而另一臺設(shè)備每個月消耗20美元的電能，只要將這兩個值加在一起就可以了。

一瓦特的價值

電能以稱為千瓦時(kW-hr)的能量單位進(jìn)行銷售，它是在1000瓦(1kW)的功率水平下一小時內(nèi)提供的能量。功率與能量之間的區(qū)別對于經(jīng)濟(jì)分析非常重要。功率容量成本是指與提供能量的系統(tǒng)相關(guān)的成本，并隨系統(tǒng)的設(shè)計功率水平提高而增加。由功率容量產(chǎn)生的成本有很多，例如UPS成本、發(fā)電機(jī)成本、空調(diào)設(shè)備成本和配電設(shè)備成本。能源成本是指與市電帳單相關(guān)的成本。

需要了解的一條關(guān)鍵原理是，通過降低能源消耗可以降低與功率容量相關(guān)的成本以及能源成本。也就是說，如果一種實施方法在許多情況下可以節(jié)約電能，則它也能夠減少NCPI基礎(chǔ)設(shè)施成本(主要由負(fù)載功率需求引發(fā))。需要了解的另一條相關(guān)的關(guān)鍵原理是，暫時性降低能源消耗與永久性降低能源消耗是不同的。暫時性節(jié)約(例如減負(fù)載或服務(wù)器電源管理)可以降低電力成本，但未必降低NCPI系統(tǒng)的額定功率和相關(guān)的NCPI基礎(chǔ)設(shè)施成本。永久性或結(jié)構(gòu)性更改(如高效率服務(wù)或高效率UPS系統(tǒng))可同時降低電力成本和基礎(chǔ)設(shè)施成本。表1中闡釋了這些原理并給出了節(jié)約價值的示例。

在上面的示例中，數(shù)據(jù)中心采用2N冗余結(jié)構(gòu)，并在典型的30%負(fù)載下工作。需要注意的是，對于非冗余數(shù)據(jù)中心，節(jié)約效果會大打折扣，僅為上面所示的節(jié)約額的一半左右。還應(yīng)注意的是，在一般情況下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)性削減并不能消除所有已安裝的電源和冷卻容量的需求，因此節(jié)約效果還會進(jìn)一步降低。不過，總的來說，可以將結(jié)構(gòu)性節(jié)能的效果合理地估計為暫時性節(jié)能的兩倍。

此處應(yīng)該了解的重要一點是，能源消耗降低有兩種形式：一種是只避免能源消耗，但不會降低功率容量需求；另一種是也會降低安裝的功率容量。我們將可避免使用能源但不降低安裝功率容量的節(jié)能稱為“暫時性節(jié)能”，將可降低安裝功率容量的節(jié)能稱為“結(jié)構(gòu)性節(jié)能”。另外，數(shù)據(jù)中心的一個普遍規(guī)則是，結(jié)構(gòu)性節(jié)能效果約為暫時性節(jié)能的兩倍。

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