摘要：随着信息技术的发展和进步，数据中心的重要性也突显，数量也越来越多，截止到2020年底全球超大规模数据中心数量已达541个。一定程度满足了社会现代化的发展需求，提升了社会发展整体实力。但随着数据中心的建设数量增多，相应的能耗使用也在逐年增多，数据中心电能使用已占全社会电能使用的2%，经济发达地区的数据中心数量增加，不仅加快了电能的消耗，也使得区域之间能源与需求不相匹配。因此为了有效的解决这样的问题，找到目前可行的数据中心节能措施，需要对当前诸多数据中心节能现状和面临的一些节能挑战进行分析和研究，根据实际情况才能应用有效的措施进行解决，逐步则是可以有效提高数据中心的节能效益，为社会的可持续发展提供支持和保障。

关键词：数据中心;节能现状;节能挑战

引言

对于数据中心的建设和扩展，是社会现代化发展的一个重要特征，在数据中心的使用当中，各行业以及政府方面，都能够提升相应工作的质量和效率，例如对于金融信息的管理，移动支付、在线教育、在线办公等应用场景都需要数据中心作为信息基础设施的支撑。但由于在数据中心运行中，除了服务器需要消耗电能以外，为提供稳定可靠的环境也需要消耗电能。在能源比较紧张的发达城市，数据中心的电能消耗，而我国有60%用电是火力发电站发电，因此电能的消耗会造成社会经济、环境可持续发展的困境，提高电能使用效率、采用清洁能源技术刻不容缓，如何解决数据中心的节能问题，也就成为目前数据中心建设和管理的关键所在。本文在明确具体问题的基础上，采取可行的节能措施，提升数据中心的节能效果。我国《低碳数据中心发展白皮书（2021）》当中提到我国互联网企业应用可再生能源的比例逐渐提升，各地区也在不断进行可再生发展能源相关设施的建设，可再生能源的使用占比进一步提升。所以在这样的背景下，可以看出数据中心节能具有广阔的发展空间，但同时也存在挑战。

1 数据中心能耗现状与数据中心节能特性

对于数据中心运行时服务器、网络设备等消耗主要电能，约占70%，除此之外为提供良好环境的制冷设备也需要消耗一定电能，数据中心的建设规模越大，需要消耗的电能也就越多，如何提供电能使用效率减少辅助设备的电能消耗是数据中心节能的主要手段。近年来数据中心也在寻求节能减碳的方案，例如对于自然资源的使用，这样可以有效降低对传统电能的依赖，逐步则是可以推动数据中心的绿色发展。有关目前数据中心的能耗现状如下：

1.1 确保安全性

数据中心的安全运行是底线。所有节能工作，必须以确保安全为前提，所有节能技术和方案，必须同步进行安全影响评估。随着数据中心分级体系的完善和重要业务灾备功能的建立，以及节能减排理念的提升和成本意识的深化，人们已不再过于绝对、机械和片面地看待安全问题，往往在安全和节能之间寻找最佳平衡点。也就是如何在保障安全的同时也体现一定的节能效果，这样可以有效推进数据中心的可持续发展和进步，以及也更是为社会的发展提供一定的支持。目前在数据中心当中使用的一些安全和节能措施，大多能够实现有效的节能，但由于安全属于首要目标，因此节能技术的发展有限，需要后续在技术方面进行一定的创新和拓展。

1.2 兼顾经济性

面对林林总总的节能产品和服务，需要因地制宜地根据自身数据中心业务类型、气候特点、建筑情况等综合因素，选择合适的方案，避免出现“节费不节能”的现象。因节能而导致经济效益受损大致有三种情况：一是节能产品本身造价高昂，超过原有解决方案;二是维护难度加大，维护成本增加;是因节能技术的引入，加大了其他设施的投入，如自然风冷源方案需要加大建筑进风面积等。也就是在节能过程当中，重要的在于节能效益的体现，节能并非是一个方面的体现，例如只是考虑单方面的设备节能而忽略了整体建筑的节能，这样必然能够提升一定的设施经济成本。最明显的也就是为了实现内部设施方面的节能，而使用一些能够利用自然资源的设施，这样的过程不仅需要扩展相应的区域，也更是需要投入更大的资金进行相关设施的购买和维护，相对而言，实际不利于整体节能效益的产生。

1.3 重视对自然冷源的利用

数据中心的一大特色是全年制冷，因此在寒冷季节最大程度地利用自然冷源进行降温，是数据中心有别于其他行业的一个显著特点。自然冷源利用包括以水为介质的冷塔和板换设备的使用，也包括直接引入新风降温制冷的模式。目前，利用自然冷源技术也有新的体现，例如自然冷却技术、间接蒸发自然冷却技术、氟泵技术，在提高冷冻水出水温度达到节能目的的同时，也体现了对自然冷源利用的最大化。这样的节能方式实际能够产生较好的效益和影响，但过程当中需要数据中心所处的地理位置支持这样的设施建设和使用，否则无法进行相应的建设和使用，进而也就无法体现这方面的节能。同时在进行自然冷源使用的过程当中，也更是需要考虑对自然环境产生的一些影响，若是对自然环境容易产生较大的影响，则是不能进行使用，否则会对自然环境产生较大的破坏，那么整体上也就不利于社会整体的可持续发展和进步。

1.4 注重系统性

系统性的节能要进行有效的体现，才能展现数据中心整体的节能，否则不能算是数据中心的节能，只能算单一设备方面的节能。过程当中需要体现的系统性的节能要关注的是整体系统的设计，包含电气系统、暖通系统、消防系统等，整体实现一体化的控制，也就可以有效提升数据中心的整体节能效果。

2 数据中心节能发展历程

对于数据中心的节能发展而言，以往的数据中心未能达到目前的发展状态和规模，因此更多的称之为计算中心、信息中心。对于计算中心和信息中心，实际的节能表现和需求与现阶段的数据中心存在较大的差距。相应的也在能源消耗方面要低。因此节能技术发展也受到较大的限制。

2.1 计算中心

最初，数据中心通常被称为计算中心，在称为“机房”的空间中放置一个或多个服务器，其主要功能是数据存储（或称：数据存放）和简单计算，存储数据的介质主要有磁鼓、磁带和磁盘。其主要特点是：功能单一，仅仅用于数据或电子文档的集中存放和管理。因此这样的环境当中对于节能的需求不大，相应的能耗也更低，难以对环境健康产生一定的影响。实际上，也主要是受到当时社会发展情况的影响，因此相关的节能需求也不明显。这一阶段当中应用的节能技术也就是体现在一些机房的服务器用电控制当中，整体节能效果不高。

2.2 信息中心

该阶段数据中心大多被称为“信息中心”。其功能有了较大的扩展，数据存储能力大幅提高;基于网络通信技术和数据开发利用技术的MIS（管理信息系统）、Call Center（呼叫中心）、MRP Ⅱ（制造资源计划管理系统）、CRM（客户关系管理系统）、ERP（企业资源计划管理系统）等应用系统开始普及，数据中心开始承担核心计算、数据存储备份和业务支撑等功能，以满足机构业务发展的需要。在这样的环境当中，信息重心开始有了较大的扩展，更多的设施开始使用，能够满足的社会需求也更加多样，因此如何有效降低能耗也就成为控制成本的一种有效策略，只不过在这样的过程当中，节能未能产生较大的影响。相应的节能技术未能有效体现，因此也就未能体现节能效益。

2.3 服务中心

随着信息化建设的不断深入，机构对信息系统和数据完整性的依赖程度越来越高。机构对数据中心的可用性和服务性的要求更高，IT服务管理成为一种标准化的工作，并借助IT技术实现集中的自动化管理;同时IT绩效成为IT服务管理工作的一部分，IT服务质量成为关注重点。因此相应的数据中心也不再仅仅是简单的机房和信息管理中心，而是包含了更多管理和服务的中心。那么这样的过程当中对于节能的需求也就不断形成，相应的社会发展过程当中节能建设也成为主流趋势，因此数据中心也在这样的趋势当中开始进行了转变和调整，希望通过一定的技术和措施来降低自身的能源消耗能力，为社会的可持续发展提供支持。这一阶段当中节能技术不断出现和获得了有效的应用，包含一些自然冷却技术，还有综合形式的节能技术，都有效的降低了服务中心的能耗。

3 数据中心面临的挑战和解决途径

对于目前的数据中心节能工作实施而言，不仅需要一定的技术和设施支持，实际也更是需要相应的理念和观念支持。这样才能使得数据中心节能建设和工作落实到实处。但由于目前存在的诸多挑战和影响，使得数据中心节能效益难以体现和提升，逐步则是对社会的节能减排发展造成了一定的影响，同样也不利于数据中心的未来发展和建设。所以要根据目前数据中心节能面临的挑战，提出相应的解决措施，为数据中心节能工作实施提供一定的支持。

3.1 数据中心节能面临的挑战

3.1.1 缺乏主动节能的内生动力

对于数据中心的节能体现，无论企业还是相关机构，实际都缺乏内生动力，没有产生节能方面的想法，也没有相应的节能需求，因此使得节能工作难以落实。同样对于目前的节能工作实施与否，对于企业的发展和影响也难以产生实质性的影响，因此企业也就更加难以推进节能工作的实施。主要在于过程当中节能工作的展开和实施，需要进行一定的建设和设施投入，这样势必会提升企业发展的成本，因此未能获得有效的资金支持和政策引导，企业很难进行数据中心的节能探究。很多机房管理者在缺乏节能动力的情况下，本着“多一事不如少一事 ”的原则，常常以机房安全为由，拒绝开展节能改造。

3.1.2 用能管理与运行管理脱节

用能方面的管理与运行管理脱节，主要在于运行方面的管理属于重要的管理，而节能方面的管理则是属于单个部分，相较于整体的运行管理而言，节能管理重要性较低，因此也就无法产生与运行管理同样的效益和影响，逐步也就限制了节能效益的产生。再就是关于用能方面的管理而言，实际缺乏相关要求和规范，使得节能工作难以在一定的标准下进行。并且由于实际发展需要，电能等的使用需要不断进行，因此节能工作的开展，无疑是对实际发展生产的阻碍，所以也就难以进行节能管理的实施。如随手关灯等。一些承担过数据中心机房节能改造的节能技术服务公司反映，由于部门间协调问题时常导致方案不能完全按设计方案执行，施工进程也受到影响，最终影响了节能改造的效果。

3.1.3 节能技术支持缺乏

节能技术的使用是支持和推进节能工作的关键所在，缺乏相应的节能技术，节能也只能是一句口号。实际上，当前在数据中心的节能技术使用当中，难以产生较大的节能效果，实际需要相关技术人员进行技术方面的不断创新和完善，为数据中心节能工作展开提供一定的技术帮助。如果只是简单加装或更换空调设备，可能会解决局部过热问题，但一定会导致更大范围的局部过冷，造成更大的能源浪费和资金浪费。

3.2 数据中心节能解决途径

3.2.1 提升节能意识

提升节能意识是基础，只有重视节能，才能进行相关实践。因此需要企业重视社会可持续发展的现状，了解节能能够带来的重要影响和关键作用，以及在节能实施当中能够对自身发展和建设提供的保障与支持。所以过程当中也就更加需要政府提供相应的支持，包含资金和政策方面的支持，这样可以有效提升企业在数据中心节能方面的关注和重视，进而也就能够提升自身的节能意识，逐步也就可以在节能方面进行有效实践和建设。

3.2.2 运行管理当中重视进行节能管理

数据中心的运行管理当中需要体现一定的节能管理，这样可以对节能效益的提升和体现提供相应的支持和保障，因此在过程当中要重视运行管理工作的改进和完善，将节能管理融入到其中，并规划节能管理工作的创新和完善，指导相关管理人员有效落实节能管理工作，并对必要的节能改进工作进行调整和实施，使得节能可以落实到实处。

3.2.3 创新节能技术

节能技术是保障和支持相关节能效益的关键所在，因此在过程当中需要进行一定的节能技术创新，这样可以支持相关节能工作的展开和实践，以及在节能技术的帮助和支持下，也更是可以提升数据中心的节能效益。逐步可以保障企业的可持续发展，对社会的可持续发展也能够起到一定的帮助和支持作用。

结论

数据中心的节能现状和一些挑战，实际影响了数据中心的节能发展，也更是对社会的可持续发展造成了一定的影响，因此要根据目前数据中心的节能表现和实际需求，来提供技术方面的支持和帮助，这样则是可以有效推进社会的发展和进步，以及保障节能技术的效益产生。

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