綠色電力IT建設(shè)初探

凌受水

（深圳能源集團(tuán)沙角B電廠，廣東 虎門 523937）

1.前言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球電腦每年向大氣層排放約3500萬噸廢氣，全球服務(wù)器每年耗電量費(fèi)用達(dá)500億美元。電力和制冷問題是數(shù)據(jù)中心面臨的一大難題，IT預(yù)算中能源方面的費(fèi)用劇增。在美國3年純能源成本已經(jīng)相當(dāng)于IT設(shè)備購置成本，而在歐洲3年的純能源成本甚至已經(jīng)2倍于IT設(shè)備購置成本。電力消耗已成為IT支出中的龍頭老大。在中國，據(jù)統(tǒng)計(jì)2007年中國IT產(chǎn)品的總耗電相當(dāng)于三峽電站2006年全年的發(fā)電量。這些數(shù)字說明，建設(shè)綠色I(xiàn)T是節(jié)能減排的重要方面，是科學(xué)發(fā)展的客觀需要，對于電力企業(yè)而言，綠色電力IT將減少電力企業(yè)自身的耗電量，在不增加能耗的情況下擴(kuò)大電力供應(yīng)，既具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又具有明顯的社會(huì)效益。

2.綠色電力IT的標(biāo)準(zhǔn)

所謂綠色I(xiàn)T，是指能夠達(dá)到國際、國內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)（尤其是節(jié)能、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)）并能進(jìn)一步推進(jìn)高性能標(biāo)準(zhǔn)的信息產(chǎn)品、信息技術(shù)及信息產(chǎn)業(yè)。其核心理念是：綠色I(xiàn)T產(chǎn)品必須具備節(jié)能、安全、低污染、低輻射、有利于分解和回收以及符合人體工程學(xué)等多方面特征。

綠色I(xiàn)T認(rèn)證指標(biāo)包含4個(gè)部分,一是節(jié)能，指通過中國標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中心頒發(fā)的CSC節(jié)能認(rèn)證。二是低污染，即符合ROHS國際標(biāo)準(zhǔn)，ROHS標(biāo)準(zhǔn)是歐盟在電子產(chǎn)品中限制使用有害物品的規(guī)定。三是低輻射，采用EMI密集觸點(diǎn)設(shè)計(jì)，EMI密集觸點(diǎn)設(shè)計(jì)是指機(jī)箱內(nèi)每個(gè)構(gòu)件的連接部位都設(shè)置了高質(zhì)量的EMI彈片或觸點(diǎn)，使機(jī)箱部件連接更加緊密、牢固，有效防止電磁波泄露。四是易回收的綠色材料，指外包裝和部分元件由綠色材料制成，可自然降解或回收再利用。部分元件采用易回收環(huán)保材料，能夠有效控制環(huán)境污染。

3.綠色I(xiàn)T的節(jié)能原理

下面是IT設(shè)備能源消耗圖：

圖1 IT設(shè)備能源消耗示意圖

從這張圖可以看出電能在數(shù)據(jù)中心的流向及損耗比例。電能損耗分為三個(gè)部分，輸入的電能在經(jīng)過機(jī)房物理層時(shí)被損耗達(dá)50%左右，然后在硬件設(shè)備處損耗剩下的40%，最后是芯片，絕大部分電能轉(zhuǎn)化為熱量，總體算來只有0.0003%的輸入功率轉(zhuǎn)化為計(jì)算應(yīng)用。這是IT設(shè)備能耗的三個(gè)組成部分，也是IT設(shè)備節(jié)能的三個(gè)重要方向。

4.IT廠商實(shí)施綠色I(xiàn)T的技術(shù)措施

目前IT廠商的節(jié)能措施主要包括三個(gè)層面：

4.1 從關(guān)鍵電源及制冷設(shè)施的設(shè)計(jì)及實(shí)施方案開始節(jié)能

傳統(tǒng)的電源方案更關(guān)注UPS的可靠性，隨著越來越多的企業(yè)重視節(jié)能，UPS的效率也成為企業(yè)CIO的重要決策因素。UPS運(yùn)行負(fù)載率一般30%左右，UPS的供電效率為50%-60%。采用新技術(shù)的UPS在低負(fù)載率下也能具有高效率。

機(jī)房中空調(diào)的冷風(fēng)不能100%送到服務(wù)器，大部分機(jī)房空調(diào)的效率僅在50%左右?？照{(diào)的節(jié)能一方面可以從氣流組織設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，另一方面可以選擇新型的空調(diào)。數(shù)據(jù)中心的機(jī)房管理正在向精確化發(fā)展。用戶可對機(jī)房設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，精確了解機(jī)房的電流、溫度、濕度，控制空調(diào)、UPS等設(shè)備的運(yùn)行，達(dá)到提高效率、節(jié)約能源的目的。

4.2 在IT硬件設(shè)備處開展節(jié)能工作

服務(wù)器的新技術(shù)，包括刀片技術(shù)，虛擬化技術(shù)和服務(wù)器整合技術(shù)，正成為數(shù)據(jù)中心的重要節(jié)能技術(shù)。刀片服務(wù)器能耗低體積小只占機(jī)架，能節(jié)約機(jī)房的空間，當(dāng)然可提高節(jié)能效果。服務(wù)器虛擬化可以幫助數(shù)據(jù)中心節(jié)約大量投資，提高IT架構(gòu)的管理效率，降低電力消耗，正成為下一代數(shù)據(jù)中心重要支撐技術(shù)之一。服務(wù)器虛擬化的第一個(gè)重要應(yīng)用就是服務(wù)器整合。通過虛擬化進(jìn)行服務(wù)器整合，往往可以達(dá)到10－15：1的整合比，大大減少物理服務(wù)器的數(shù)量，使得數(shù)據(jù)中心的總體擁有成本大大降低，數(shù)據(jù)中心的耗電量也將大大減少。服務(wù)器空閑時(shí)仍然消耗大量電能，如果在服務(wù)器空閑時(shí)將應(yīng)用負(fù)載自動(dòng)整合到少數(shù)幾臺(tái)服務(wù)器上，然后將其他無負(fù)載服務(wù)器置于休眠狀態(tài)，將進(jìn)一步節(jié)約大量電能。

近年來，IBM在服務(wù)器、散熱、數(shù)據(jù)中心供電管理工具等領(lǐng)域推出的新成果有：熱診斷（Thermal Diagnostics）工具、Power Executive、后門熱交換器（Rear Door Heat eXchanger）、矢量校準(zhǔn)冷卻技術(shù)（Calibrated Vector Cooling）和能量配置軟件（Power Configurator）等，在不降低性能和效率的情況下，為用戶采用清潔技術(shù)和保持健康環(huán)境提供了一條新途徑。其他著名IT廠商也推出了一系列綠色I(xiàn)T解決方案，不再列舉。

4.3 從芯片著手降低能耗

目前芯片市場上最富競爭性的兩個(gè)廠商是英特爾和AMD。這兩個(gè)廠商的產(chǎn)品在速度和性能上基本接近各有千秋，為了搶占市場取得競爭優(yōu)勢，它們在節(jié)能技術(shù)上展開了白熱化的競爭。從迅馳技術(shù)，到雙核技術(shù)，再到DPC技術(shù)，應(yīng)用范圍從筆記本電腦，到臺(tái)式機(jī)再到服務(wù)器，這些技術(shù)的推廣應(yīng)用使IT設(shè)備的能耗進(jìn)一步降低。與性價(jià)比一樣，能耗已成為用戶選擇IT產(chǎn)品時(shí)的重要決策因素。

5.沙角B電廠建設(shè)綠色I(xiàn)T的探索

近年來，沙角B電廠有意識(shí)地在信息化建設(shè)中開展節(jié)能工作，建設(shè)綠色電力IT，從IT規(guī)劃開始，一直到實(shí)施、運(yùn)行，都滲透綠色I(xiàn)T意識(shí)，取得了較好的效果。

1)、規(guī)劃階段估計(jì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備設(shè)計(jì)機(jī)房。根據(jù)小型機(jī)、中心交換機(jī)和服務(wù)器的數(shù)量設(shè)計(jì)機(jī)房大小，機(jī)架和服務(wù)器的擺放盡可能緊湊合理，在滿足工作需求的前提下機(jī)房面積盡可能小。機(jī)柜采用質(zhì)量上乘的系統(tǒng)組件，通風(fēng)性能好。

2)、在采購UPS時(shí)不僅考慮可靠性，更注意比較各廠家UPS產(chǎn)品的效率，選用采用新技術(shù)廠家的產(chǎn)品，減少在電源環(huán)節(jié)的能耗。事實(shí)上，UPS一般也放在機(jī)房內(nèi)，如果效率低，則散發(fā)熱量多，又進(jìn)一步提高了制冷負(fù)載，所以選擇高效率的UPS是非常必要的。

3)、IT設(shè)備排放大量的熱量，制冷功耗在數(shù)據(jù)中心能耗中的比重越來越大。采用高效的制冷系統(tǒng)，在機(jī)房中采用合理的冷卻方式，制冷設(shè)備的風(fēng)口對著IT設(shè)備，距離盡可能近，實(shí)現(xiàn)有效制冷，提高冷卻效率。同時(shí)，制冷設(shè)備的取風(fēng)口與排風(fēng)口距離盡可能遠(yuǎn)，避免冷熱空氣混合。機(jī)房辦公區(qū)與IT設(shè)備區(qū)分隔開，中間設(shè)密封和絕熱效果較好的玻璃門，平時(shí)使玻璃門處于關(guān)閉狀態(tài)。

4)、空調(diào)設(shè)備的設(shè)定溫度適當(dāng)，不使機(jī)房處于過冷狀態(tài)，機(jī)房溫度保持在20℃至22℃左右就可以了。如氣溫降至20℃以下，則停用空調(diào)設(shè)備，南方的氣溫不會(huì)太低。

5)、整合服務(wù)器，讓每臺(tái)服務(wù)器均承擔(dān)相應(yīng)的負(fù)載，負(fù)載過輕的服務(wù)器進(jìn)行合并。新增的服務(wù)器則選用刀片式或機(jī)架式服務(wù)器，以節(jié)省能耗和空間。以前每臺(tái)服務(wù)器都配備一臺(tái)顯示器，后來我們引進(jìn)了KVM切換器，所有的服務(wù)器聯(lián)接到KVM切換器，通過一套控制終端（顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)）操作所有的服務(wù)器，節(jié)省了大量顯示器，機(jī)房顯得更加簡潔和寬敞，能耗也降低了。

6)、采用綠色照明設(shè)施。綠色照明設(shè)施包括使用高效熒光燈、運(yùn)動(dòng)傳感器和日光明暗傳感器等。與常規(guī)照明設(shè)施相比，這些設(shè)施能減少照明用電。

7)、在所有的計(jì)算機(jī)上開啟屏保程序，屏保程序使系統(tǒng)在不經(jīng)過使用一定時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)；對服務(wù)器和PC機(jī)操作系統(tǒng)的電源管理選項(xiàng)作合理的設(shè)置，使系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載選擇節(jié)能模式。這些都有助于節(jié)省電力。

6.結(jié)語

能源問題是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要制約因素，電力系統(tǒng)既是能源的供應(yīng)者，又是能源的消耗者。建設(shè)綠色電力IT既能提高IT系統(tǒng)的效率，又能節(jié)約能源的使用，從而增加對社會(huì)的電力供應(yīng)，而且有利于在社會(huì)上作出節(jié)約能源的表率。對于電力系統(tǒng)IT部門而言，綠色電力IT能提高可靠性降低故障率，節(jié)約用于IT維護(hù)的人力物力，可將IT預(yù)算更多地用于創(chuàng)新或推動(dòng)新計(jì)劃，IT基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)越少，企業(yè)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)就越多。建設(shè)綠色電力IT也是一個(gè)不斷探索的過程，依賴于技術(shù)進(jìn)步和管理創(chuàng)新，只有持續(xù)地在兩方面下功夫，才能逐步實(shí)現(xiàn)綠色電力IT的理念。

[1]王珅.奏響綠色I(xiàn)T主旋律.

[2]李勝永.計(jì)算機(jī)行業(yè)勁刮綠色節(jié)能風(fēng).中國電力報(bào).

[3]張振倫.服務(wù)器虛擬化為綠色電力加油.http://bbs.it0411.com/?495/viewspace-809.

[4]星云.追本溯源尋找數(shù)據(jù)中心的綠色大道.http://power.intozgc.com/134/134736.html.

[5]邊凱.電力消耗開支增多，節(jié)能應(yīng)從IT規(guī)劃開始.