合理運(yùn)用電價政策降低數(shù)據(jù)中心電費(fèi)支出

婁潔良

中國電信上海公司

合理運(yùn)用電價政策降低數(shù)據(jù)中心電費(fèi)支出

婁潔良

中國電信上海公司

數(shù)據(jù)中心龐大的電費(fèi)支出已成為運(yùn)營者的沉重負(fù)擔(dān)。當(dāng)用電量恒定時，電費(fèi)的多少就取決于電價的高低。通過分析影響數(shù)據(jù)中心電價的多個因素，提出合理運(yùn)用電價政策降低電費(fèi)支出的方法。

數(shù)據(jù)中心；分時電價；兩部制電價；基本電費(fèi)

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心是一種向企業(yè)提供主機(jī)代管、主機(jī)出租以及系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)管理等服務(wù)的數(shù)據(jù)儲存中心。近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多元化，數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，機(jī)房建設(shè)呈現(xiàn)出大型化、高功率密度化的趨勢，數(shù)據(jù)中心的能耗也因此居高不下。以安裝1 000個機(jī)架的數(shù)據(jù)中心為例，假使單機(jī)架功耗為3 kW，機(jī)房全年運(yùn)行PUE為1.8，那么該數(shù)據(jù)中心一年的用電量是4 700萬kWh，若電費(fèi)單價為0.85元/kW，全年電費(fèi)支出高達(dá)4 000萬元。電費(fèi)已成為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者巨大的成本負(fù)擔(dān)，降低電費(fèi)支出也因此成為運(yùn)營者十分關(guān)注的問題。

1　影響數(shù)據(jù)中心電費(fèi)的因素

數(shù)據(jù)中心電費(fèi)取決于用電量及電價兩個方面。假設(shè)數(shù)據(jù)中心的用電量恒定，那么電費(fèi)的多少就取決于電價的高低。根據(jù)上海市電價銷售政策，影響電價的因素主要包括用戶供電電壓等級、用戶用電性質(zhì)、分時制/未分時制、單一制/兩部制、實(shí)施兩部制電價時基本電費(fèi)的計(jì)取方式等。

對于數(shù)據(jù)中心來說，其供電容量一般都在100～10 000 kVA之間。根據(jù)供電部門規(guī)定，用戶的供電電壓等級取決于其供電容量，當(dāng)受電變壓器容量為250～6 300 kVA時采用10kV電壓供電，而容量在63 00～40 000 kVA則采用35 kV電壓供電，所以數(shù)據(jù)中心的供電電壓等級一般為10 kV或35 kV兩類，而用電性質(zhì)則屬于“工商業(yè)及其他用電”類別。

根據(jù)滬價管（2015）2號“上海市物價局關(guān)于落實(shí)《國家發(fā)展改革委關(guān)于降低燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價和工商業(yè)用電價格的通知》的通知”，2015年4月20日起與數(shù)據(jù)中心用電相關(guān)的電價如表1、表2所示。

表1　上海市非居民用戶電價表（分時）1）元·（kWh）-1

表2　上海市非居民用戶電價表（未分時）元·（kWh）-1

從表1、表2可看出，是否實(shí)施分時電價、是否實(shí)施兩部制電價以及實(shí)施兩部制電價時基本電費(fèi)的計(jì)取方法都會對電費(fèi)產(chǎn)生影響。如果數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者根據(jù)機(jī)房的用電特征，合理運(yùn)用電價政策，就可以達(dá)到降低電費(fèi)的目的。

2　分時電價和未分時電價的選擇

目前上海市的銷售電價分成分時電價和未分時電價兩類，前者是指一天中24h內(nèi)按不同時段設(shè)定不同的電價，后者則在一天各時段執(zhí)行相同的電價。

數(shù)據(jù)中心用電主要包含兩部分，即服務(wù)器用電和為維持服務(wù)器正常工作所需開啟的供電及制冷設(shè)備的用電。從實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)來看，只要?dú)庀髼l件不發(fā)生突變，上電服務(wù)器數(shù)量不變，一天內(nèi)各時段這兩部分用電量基本保持恒定，故若采用分時電價，其一天內(nèi)的電度電價平均值估算如表3所示。

表3　分時電度電價的平均值估算表元·（kWh）-1

將表3與表2相比較，可以看出，不管是10 kV還是35 kV的供電電壓等級，分時電度電價的平均值均比未分時電度電價低，故數(shù)據(jù)中心應(yīng)采用分時電價方式，以減少電費(fèi)成本。另外在進(jìn)行機(jī)房日常維護(hù)工作時，也可以結(jié)合電價的峰谷差別在合理的時間段安排像UPS電池的周期性充放電、油機(jī)的帶載測試等工作。而對采用水冷空調(diào)系統(tǒng)制冷的數(shù)據(jù)中心，若建有水蓄冷或者冰蓄冷裝置，則可以在電價谷時進(jìn)行蓄冷，而在電價峰值時由其放冷，從而達(dá)到降低電費(fèi)的目的。

3　單一制電價和兩部制電價的選擇

單一制電價是指以電能表記錄的電量來計(jì)算每月電費(fèi)的電價制度，即電費(fèi)金額=抄見電量X電度單價。兩部制電價將電費(fèi)分成基本電費(fèi)和電量電費(fèi)兩部分，其中基本電費(fèi)按接入的變壓器容量或最大需量計(jì)算，電量電費(fèi)則是以電能表所計(jì)的電量來計(jì)算，故兩部制電費(fèi)金額=基本電費(fèi)+電量電費(fèi)=基本電價X計(jì)費(fèi)容量+電度電價X用電量。

在計(jì)算基本電費(fèi)時，涉及到最大需量的概念，最大需量是指用戶在一個電費(fèi)結(jié)算周期（一般為一個月）內(nèi)每15 min平均負(fù)荷的最大值，若低于變壓器容量的40%則以40%計(jì)。

為比較實(shí)施分時電價時單一制電價和兩部制電價的差別，可以根據(jù)表1、表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行測算，表4所示的是以單一制和兩部制分別計(jì)算的電度電費(fèi)之差等于基本電費(fèi)時的變壓器的負(fù)載率。

表4　變壓器負(fù)載率表%

變壓器負(fù)載率越高，意味著用電量越多，單一制和兩部制的電度電費(fèi)差別就越大。如果數(shù)據(jù)中心變壓器的負(fù)載率高于表4中的數(shù)值，即兩者的電度電費(fèi)之差大于基本電費(fèi)，就應(yīng)申請以兩部制計(jì)價。

4　兩部制電價時基本電費(fèi)的計(jì)取方式選擇

兩部制電價時基本電費(fèi)可按變壓器容量計(jì)算，也可按最大需量計(jì)算，按何種方式計(jì)費(fèi)由用戶自行選擇，但選定后一年內(nèi)不得更改。按變壓器容量計(jì)時為28元/kWh，按最大需量計(jì)（最低為變壓器容量的40%）時為42元/kWh，這意味著當(dāng)變壓器下掛的最大負(fù)荷低于變壓器容量的66.7%時，以最大需量計(jì)取基本電費(fèi)更為便宜。

當(dāng)選擇以最大需量計(jì)取基本電費(fèi)時，按照訂立的契約限額作為計(jì)費(fèi)容量依據(jù)。所謂契約限額，是指實(shí)施兩部制電價的用戶，根據(jù)預(yù)見下月將達(dá)到的用電最大負(fù)荷，事先向供電部門提出申請并得到批準(zhǔn)的負(fù)荷需求量。根據(jù)供電部門規(guī)定，契約限額不低于受電變壓器容量的40%，不高于合同供電容量；可按月調(diào)整，但應(yīng)在上月25日前提出書面申請；如果當(dāng)月實(shí)際最大需量超過契約限額，超過部分將加倍即以84元/kWh計(jì)費(fèi)。所以對契約限額的管理十分必要，如果與實(shí)際用電的最大需量差距很大，就會抬高用電成本。鑒于此，對數(shù)據(jù)中心而言，有必要根據(jù)其用電特征，注意下列兩項(xiàng)工作。

（1）由于數(shù)據(jù)中心建成后，用電負(fù)荷隨著機(jī)架陸續(xù)出租上電而逐步增長，如果長期處于低負(fù)荷，由于基本電費(fèi)在電費(fèi)總額中占比過高，就會造成用電成本過高。故在規(guī)劃時要對負(fù)荷增長周期有正確判斷，并在申請外市電容量時作相應(yīng)的考慮。

（2）不少數(shù)據(jù)中心都采用雙路市電互為備份方式進(jìn)行供電，當(dāng)雙路市電正常時，每路電各承擔(dān)部分負(fù)荷，一路停止供電時，另一路對全部負(fù)荷進(jìn)行供電。由于數(shù)據(jù)中心的供配電設(shè)備需要定期進(jìn)行諸如電試等停電維護(hù)工作，所以下月如果有計(jì)劃要進(jìn)行兩路市電的切換操作，或有大批量服務(wù)器上電，應(yīng)根據(jù)預(yù)計(jì)的負(fù)荷量提前向供電部門提出申請，調(diào)整下月的契約限額，以免造成最大需量超出契約限額而加倍付費(fèi)。

5　功率因素調(diào)整電費(fèi)政策的運(yùn)用

為充分利用發(fā)、供、用電設(shè)備，節(jié)約電能和改善電壓質(zhì)量，供電部門規(guī)定，用戶的月平均功率因素高于或低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時，在按規(guī)定的電價計(jì)算出當(dāng)月的電費(fèi)后，再按比例減收或增收部分電費(fèi)，習(xí)慣稱為獎勵或罰款電費(fèi)。

數(shù)據(jù)中心屬于“供電容量在100 kVA及以上的工業(yè)用戶”范疇，功率因素執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為0.85。功率因素在0.94～1之間時，電費(fèi)減收1.1%，在0.94以下時每高/低于標(biāo)準(zhǔn)0.01時電費(fèi)調(diào)整比例如表5所示。

表5　功率因素每高/低于標(biāo)準(zhǔn)0.01時電費(fèi)調(diào)整表%

假設(shè)數(shù)據(jù)中心一年的電費(fèi)為4 000萬元，如果每月的平均功率因素保持在0.94以上，那么通過功率因素調(diào)整，可減少電費(fèi)支出44萬元，所以有必要在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中增設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備并保持其良好運(yùn)行。

6　結(jié)語

在數(shù)據(jù)中心能耗居高不下，電費(fèi)支出日益增長的背景下，人們對數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排工作越發(fā)關(guān)注。在通過技術(shù)手段提升能源使用效率的同時，全面了解電價政策同樣值得數(shù)據(jù)中心運(yùn)營者重視，合理運(yùn)用電價政策，加強(qiáng)電費(fèi)管理工作，早實(shí)施早收益。

Reasonably Using Electric Power Price Policy to Reduce Electric Power Cost for Data Center

Lou Jieliang
China Telecom Shanghai Branch

Electric power cost is a large challenge and heavy burden for network carrier in data center. Electric power cost is related to electric power price when electric power consumption is fixed. The article puts forward reasonably using electric power price policy to reduce electric power cost. The method is set up through analyzing many factors influencing data center electric power cost.

Data Center， Time-of-Use Price， Two-Part Tariff， Basic Electric Power Cost

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.06.018

婁潔良：（1969-），男，教授級高級工程師，主要從事數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)管理工作。