王鵬飛 杜元翰

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司信息通信分公司 江蘇省南京市 210000）

經(jīng)過多年信息化建設(shè)，在信息機(jī)房室中電力設(shè)備部署越來越多，其中包括電壓監(jiān)控、電能質(zhì)量、配電自動化等，以支持機(jī)房正常生產(chǎn)、運(yùn)營和維護(hù)。對于關(guān)鍵系統(tǒng)、服務(wù)器設(shè)備信息和系統(tǒng)軟件，其重要性不言而喻。但在信息技術(shù)飛速時(shí)代下，設(shè)備能源消耗較大，因此，根據(jù)實(shí)際情況，采用性能較好、能耗較低的服務(wù)器，建立綠色節(jié)能信息機(jī)房，不斷提升信息機(jī)房運(yùn)行效率和維護(hù)質(zhì)量，從實(shí)踐和理論方面均起到有效推動作用。

1 信息機(jī)房相關(guān)概念及能耗現(xiàn)狀

1.1 信息機(jī)房概念

信息機(jī)房，也稱為數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)室（IDC 計(jì)算機(jī)室），全名是Internet 數(shù)據(jù)中心，通常由電信行業(yè)或企業(yè)單位安裝以存儲專用服務(wù)器。主要應(yīng)用程序功能是服務(wù)器托管，需要專門服務(wù)器管理和支持。隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，IDC 機(jī)房建設(shè)正在形成大規(guī)模趨勢，是中國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)重要組成部分，也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展不可或缺一部分[1]。為企業(yè)、單位和其他行業(yè)提供質(zhì)量穩(wěn)定、安全性能高、專業(yè)服務(wù)器托管服務(wù)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)主要由電力能源保障系統(tǒng)、空間環(huán)境保障系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)帶寬保障系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)帶寬保障系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)備保障系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)房管理系統(tǒng)組成。

1.2 信息機(jī)房能耗現(xiàn)狀

信息機(jī)房作為建筑物、主機(jī)房、輔機(jī)室等場所的主要構(gòu)成部分，但就當(dāng)前階段而言，部分場所的信息機(jī)房因設(shè)備老舊、技術(shù)落后等因素造成能耗較大，當(dāng)前許多機(jī)房設(shè)備仍然處于手動操作狀態(tài)，不僅耗電量較大，且供電效果相對不足。

據(jù)相關(guān)報(bào)道提示，其中信息機(jī)房的全國服務(wù)器總共近400 萬臺，其中耗電量占據(jù)全國耗電量的百分之一，高達(dá)364 億千瓦/時(shí)，預(yù)計(jì)直至2021年，全國信息機(jī)房耗電量會翻倍增加，占據(jù)社會總用電量的百分之三點(diǎn)五。

信息機(jī)房能耗呈金字塔形，其中主要分布于空調(diào)設(shè)備及供電系統(tǒng)，詳見圖1。

通過信息機(jī)房一般電力消耗構(gòu)成比例圖可知：其中信息機(jī)房、制冷系統(tǒng)和 UPS 系統(tǒng)的能耗分別占總能耗的51%、30%和15%，其中 UPS 系統(tǒng)的能耗在5%左右。隨著機(jī)房規(guī)模的擴(kuò)大，IT 能耗也將逐漸增加。另外，隨著相關(guān)設(shè)備的不斷增加，機(jī)房空調(diào)能耗也隨之上升[2]。由此可見，國家積極發(fā)展云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，信息機(jī)房的能耗水平隨之顯著提升，基于此，合理利用信息機(jī)房節(jié)能技術(shù)，對降低能源使用效率，節(jié)約用電成本具有積極意義。因此，在信息機(jī)房節(jié)能設(shè)計(jì)中，除降低計(jì)算機(jī)設(shè)備和配電損耗外，也要實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能。

2 信息機(jī)房節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

2.1 變壓器

表1：變壓器的配置要求

圖1：信息機(jī)房能耗構(gòu)成比例圖

信息機(jī)房中設(shè)備正常運(yùn)行基本需要進(jìn)行設(shè)置變壓器，防止相關(guān)設(shè)備受電能質(zhì)量影響，造成信息機(jī)房電波異常。數(shù)據(jù)中心負(fù)載主要是服務(wù)器、交換機(jī)、存儲等電子信息設(shè)備，以及空調(diào)、冷卻等輔助設(shè)備，以確保操作環(huán)境。大型數(shù)據(jù)中心通常單獨(dú)安裝電子信息設(shè)備和空調(diào)、冷卻等輔助設(shè)備，以減少電能質(zhì)量干擾，因此不同變壓器負(fù)荷特性不同。對運(yùn)行中變壓器實(shí)施經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理主要技術(shù)措施包括，提高變壓器功率因數(shù)、合理選擇變壓器運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)整變壓器實(shí)際負(fù)荷率。通過對變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，可得出變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極限，然后與計(jì)算出變壓器平均負(fù)荷系數(shù)進(jìn)行比較，確定變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)[3]。根據(jù)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算數(shù)據(jù)，通過調(diào)整變壓器功率因數(shù)和實(shí)際負(fù)荷率等技術(shù)措施，將變壓器控制在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，有助于減少數(shù)據(jù)中心能耗。如表1所示。

2.2 移動通信主設(shè)備

信息機(jī)房主設(shè)備大部分情況下根據(jù)實(shí)際工程不同要求和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)分批安裝，交替使用新老設(shè)備。但新設(shè)備和舊設(shè)備由于生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)技術(shù)不同，能源消耗指標(biāo)存在一定差異[4]。在信息機(jī)房中，應(yīng)在舊設(shè)備和新設(shè)備之間制定統(tǒng)一調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，盡可能升級舊機(jī)器，以免標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一，造成更多功耗。特別是能源消耗大機(jī)器必須淘汰，同時(shí)選擇低功耗新型機(jī)器引進(jìn)。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置結(jié)構(gòu)中進(jìn)行優(yōu)化，截?cái)嗖槐匾嬖诓糠郑档凸?。提升機(jī)房中主控設(shè)備利用率，在沒有空閑狀態(tài)明顯工作情況，可實(shí)現(xiàn)主控設(shè)備節(jié)能降耗。因此，在信息機(jī)房主設(shè)備節(jié)能減排工作中，應(yīng)注重以下內(nèi)容：

（1）安裝和使用時(shí)間較長早期設(shè)備，如果單位資金允許，可以更換、廢棄此類設(shè)備，并根據(jù)國家最新節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整設(shè)備電力負(fù)荷。

（2）更換設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量選擇能耗低設(shè)備，還應(yīng)考慮選擇集成程度高通信設(shè)備。評價(jià)和選擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)把設(shè)備能源消耗作為重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）需要合理配置和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信智能IP建設(shè)，從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)要素結(jié)構(gòu)減少，減少能源消耗措施。除以上節(jié)能減排措施外，提高通信設(shè)備利用率，確?？蓾M足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營需求設(shè)備結(jié)構(gòu)，是通信運(yùn)營中減少節(jié)能重要措施。

2.3 空調(diào)

空調(diào)是信息機(jī)房不可缺少電力使用模塊，其核心制冷對象分為環(huán)境和設(shè)備。A 信息機(jī)房中制冷空調(diào)是耗電量較高設(shè)備，因此機(jī)房里應(yīng)使用能效高空調(diào)，或者利用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)減少空調(diào)能耗。具體應(yīng)用為：

（1）冷氣節(jié)能重點(diǎn)需要根據(jù)冷氣設(shè)備性能選擇變頻空調(diào)，可根據(jù)實(shí)時(shí)溫度自行調(diào)控，以減少不必要持續(xù)冷氣。變頻空調(diào)應(yīng)用已較為廣泛，具有一定智能性，使用這種空調(diào)可以有效減少電力消耗。信息機(jī)房室內(nèi)綜合節(jié)能空調(diào)使用可在環(huán)境溫度下降，以滿足室內(nèi)熱負(fù)荷需求，并利用微處理器控制器停止壓縮機(jī)運(yùn)行，打開電動排氣閘，引入外部冷氣來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。這時(shí)只有蒸發(fā)器風(fēng)扇工作，冷凝器風(fēng)扇和壓縮機(jī)處于睡眠狀態(tài)，可節(jié)省電力。

（2）變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。變頻節(jié)能技術(shù)目前廣泛使用，可有效減少冷卻泵、中央空調(diào)、鼓風(fēng)機(jī)等電力消耗。變頻節(jié)能技術(shù)主要利用變頻器改變壓縮機(jī)供電頻率，調(diào)節(jié)溫度。一般來說，變頻空調(diào)在初始工作時(shí)可達(dá)到最大功率，并自動轉(zhuǎn)換為低頻，直到溫度合適，從而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。但是應(yīng)用該技術(shù)可能存在諧波問題，極易影響電網(wǎng)正常供電。

（3）加強(qiáng)空調(diào)設(shè)備日常節(jié)能管理，定期執(zhí)行空調(diào)檢查工作，即清潔空調(diào)過濾器和檢查電動機(jī)等設(shè)備，提高空調(diào)冷卻效率，減少空調(diào)能耗。定期維修空調(diào)設(shè)備，空調(diào)設(shè)備故障時(shí)要及時(shí)維修，并且要經(jīng)常清潔室外機(jī)，減少能源多余消耗[5]。

2.4 配套電源

高壓配電、低壓配電、直流電源(包括UPS 和備用電源)是信息機(jī)房輔助電源，在信息機(jī)房設(shè)備運(yùn)行節(jié)能中，要重點(diǎn)考慮電源節(jié)能。首先，選擇電源要安全可靠，要選擇適當(dāng)設(shè)備類型和適當(dāng)容量配置。電源系統(tǒng)對信息機(jī)房運(yùn)營能耗有極大影響，因此要重點(diǎn)考慮電源系統(tǒng)。為此，需要適當(dāng)減少供電鏈路，縮小電纜長度，從而減少能耗。明確數(shù)據(jù)信息中心附近傳導(dǎo)電路，并根據(jù)機(jī)房實(shí)際負(fù)荷選擇適當(dāng)供電方式。另外，要根據(jù)機(jī)房實(shí)際情況，選擇合理節(jié)能運(yùn)營方式。設(shè)計(jì)電源工作模塊時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)房實(shí)際工作負(fù)載情況。在初級使用階段，可及時(shí)關(guān)閉不必要電源模塊，并根據(jù)不同等級采取適當(dāng)保護(hù)措施。要想減少信息機(jī)房能源消耗，不僅要減少電源能源消耗，還要提高通信電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。首先，將信息機(jī)房中效率較低變壓器和電源裝置卸下，用高效電源裝置更換。其次，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電源設(shè)備電源負(fù)荷。同時(shí)，通信電源設(shè)備會產(chǎn)生諧波，妨礙電流，因此必須消除諧波影響，合理選擇配電線路材料。若資金充裕，可選擇使用電阻率較小電線。另外，在不需要大量電力供應(yīng)情況下，可應(yīng)用開關(guān)電源節(jié)能技術(shù)，使部分電源進(jìn)入休眠模式，以達(dá)到節(jié)能目的。

3 信息機(jī)房節(jié)能技術(shù)應(yīng)用原則

3.1 高效原則

系統(tǒng)監(jiān)視工具應(yīng)能不間斷運(yùn)行7*24 小時(shí)，監(jiān)視數(shù)據(jù)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)獲取，保存和顯示。如果發(fā)生故障，可迅速通知并發(fā)出警告。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)必須遵循效率原則。

3.2 可伸縮性原則

信息機(jī)房系統(tǒng)是一個(gè)旨在監(jiān)視和顯示各種監(jiān)視目標(biāo)和指標(biāo)系統(tǒng)。監(jiān)視目標(biāo)和指標(biāo)定義以及數(shù)據(jù)顯示必須能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求動態(tài)擴(kuò)展或通過快速配置進(jìn)行擴(kuò)展。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)遵循可伸縮性原則[6]。

3.3 實(shí)用性原則

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和配置管理應(yīng)遵循易用性和友好界面方便操作原則，具有實(shí)用性，可減少操作誤差，達(dá)到安全使用目的[7]。

3.4 可靠性原理

信息機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)為監(jiān)視工具應(yīng)用程序，操作必須能夠不間斷運(yùn)行7*24，能夠快速恢復(fù)并且在發(fā)生故障情況下不會丟失數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)必須遵循可靠性原則。

3.5 可行性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有門戶操作系統(tǒng)。收集索引數(shù)據(jù)必須依賴于當(dāng)前業(yè)務(wù)邏輯，信息機(jī)房系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)實(shí)施應(yīng)有效使用第三方監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，減少二次開發(fā)工作量，可在最低級別實(shí)施

[8]。

4 結(jié)論

綜上可見，綜合相關(guān)數(shù)據(jù)分析，目前我國信息機(jī)房在綠色節(jié)能設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，還是應(yīng)該通過專業(yè)技術(shù)和改進(jìn)方法，不斷取得更好的信息機(jī)房整體節(jié)能效果。并且選用更有效的技術(shù)，結(jié)合信息機(jī)房的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)持續(xù)綠色節(jié)能的綜合效益。