1U服务器(数据中心耗电)

导言我说,数据中心让信息触手可及他说,数据中心太耗电我说,数据中心让学习变得简单他说,数据中心太耗电我说,数据中心让生活丰富多彩他说,数据中心太耗电我说,你怎么知道数据中心太耗电他说,听说作为深耕行业多年的老兵,我来说道说道。一 行业预估1 耗电量众所周知电量=功率*时间,数据中心作为IT设备的承载场所,其运行取决于IT设备提供服务的重要程度,一旦断电,除了会带来经济问题,还有可能对社会产生巨大的影响。当前,大中型数据中心都是有双路市电+后备柴发作为保障的,IT设备的运行时不间断的。1台服务器平均运行功率300W(1U服务器),那么全年的耗电就是0.3*8760=2628kWh(1kWh=1度电)。根据统计局数据,2020年居民生活电力消费总量为10637.2 亿千瓦时(亿kWh),按我国人口核算人均约为760kWh,每台服务器每年大约为3.5个居民的全年耗电量。据媒体报道,某些互联网大厂的服务器数量就超过了百万台,而全国在用的服务器数以亿计,所以数据中心内仅IT设备就产生巨大的能耗,数据中心的总能耗不单单来自于IT设备,为IT设备提供支撑的电力,制冷等也会消耗电力,数据中心行业通常用PUE来进行非IT耗能的衡量。PUE=总能耗/IT设备的能耗,根据国家发布的最新政策,大型数据中心的PUE要限制在1.3以下,但是当前行业平均的PUE还维持在1.5以上的水平,甚至某些老旧的小型数据中心还会超过2。在新基建的利好推动下,截至2019年底,中国在用数据中心机架总体规模达315万架,同比增长39.38%;规划在建设数据中心机架数量达364万架,超过在用数据中心数量。图1 全国数据中心机架数量资料来源:中国信通院可以预见随着IDC(互联网数据中心)的大量建设,IDC将面临日益增长的资源和电力需求。关于数据中心的能耗,在行业统计中也有不同的声音,以下按照从高到底的维度进行了梳理:1、高耗能维度:根据IDC圈的统计,从2011年到2016年,数据中心耗电量以每年10%速度快速增长,2019年数据中心总耗电量超过1748千瓦时,占全社会用电总量约为2.4%。预计到2025年,占比将达到 4%。(2019年全社会用电量为7.25万亿千瓦时)图2 数据中心耗电量统计数据来源:IDC圈,国信证券根据绿色和平与华北电力大学联合发布的《点亮绿色云端:中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》报告,2018年中国数据中心总用电量为1,608.89亿千瓦时,占中国全社会用电量的2.35%,预估未来5年年化增长率为10.6%,按此计算2019年预估为1770亿千瓦时。与上述IDC圈的数据基本一致。2、中耗能维度:2019年,全国数据中心行业耗电总量约为600亿-700亿千瓦时左右,约占全国全社会用电量的0.8%~1%。随着信息化时代的深入,初步估计2030年中国数据中心的总能源消耗量预计将在2019年基础上翻一番,达到社会总用电量的1.5%到2%左右。(数据来源:中国电子学会 .《中国绿色数据中心发展报告(2020)》)。中耗能数据只有不到高耗能数据的50%。3、低耗能维度:根据信通院统计的数据,2019年全国数据中心耗电量只有258.66亿千瓦时,低耗能数据只有不到中耗能数据的50%。图3 信通院数据中心耗电量统计图3中的数据2020年比2019年增长了62%,2019年-2020年是疫情期间,增长幅度不应该达到这样的水平。三种维度的耗电量估算差距巨大,到底哪个维度才能更贴近的反映数据中心的能耗呢?让我们来一探究竟。2 机柜数量既然电量=功率*时间,那么计算数据中心的能耗一定要从机柜数量和单机柜功率下手。根据工信部《全国数据中心应用发展指引2020》统计,截至2019年底,中国在用数据中心机架总体规模达315万架,与第一部分信通院引用的数据一致;根据科智咨询统计的数据,全国2019年在用机架数265.8万个,其中北京为14.1万,占比为5.3%;而根据ODCC的统计,2019年北京的在用机架数为25万个左右,ODCC统计数据为科智咨询的1.79倍。根据中国电子学会《中国绿色数据中心发展报告(2020)》,2019年中国已拥有各类大中小微型数据中心约7.4万个,机架总规模约227万架。根据行业的经验,数据中心单机柜功率一般为4kW(低密),8kW(中密),12kW以上(高密),2018年以来逐渐以中密机房规划和建设居多,通常为6-8kW,2018年之前低密机房占绝大多数。二 数据测算本文计算的出发点是通过机柜数量、单机柜功率及上架率预估全国数据中心的耗电量,从而计算出区间值,来衡量数据中心的能耗水平。根据前文机柜数量大致为227万-315万之间,当然这其中的统计标准可能会有差别,如227万台机柜可能是按6kW统计的,而315万台机柜也许是按4kW统计的。下面结合上海市经信委发布的数据:据上海市经信委提供的统计数据显示,上海2019年投运的IDC共计107个,总用电为33.8亿kWh,折合标准煤97.34万吨;总机架数15.5万个,折合标准6kW机架为10万架,IT设备负荷使用率中位数为39%。截至目前,全市100多个数据中心的用电量约占全市全年用电总量的1.6%。而行业研究机构的数据将近30万架,如图4所示,两者之间有较大的GAP。图4 上海2019年在用机架数数据来源:ODCC官网根据上海经信委的数据,上海机柜总功率为6kW*10万=60万kW=600MW。所以总机架数15.5万个大致是按照4kW机柜来统计的。如果按照所有机柜都上电使用的情况下计算如下:说明:根据信通院的数据,2019年,全国超大型数据中心运行PUE为1.46,大型数据中心为1.55,上表中数据按照上限1.55来预估。用电能耗占数据中心全部使用的比例为33.8/81.5=41.5%,与IT设备负荷使用率中位数39%基本接近。考虑到上海作为长三角的核心,经济发达,数据中心使用率相对较高的,全国平均数据中心使用率会远低于40%,以下计算仍基于40%计算。单机柜功率分为4kW和6kW。即便是按照315万台机柜全部是6kW计算,年最大的耗电量也只有1026亿kWh,远低于前文中的高耗能维度,315万台4kW机柜的全年耗电量为684亿kWh,与中耗能维度基本一致。而如果全国的上架率按照30%甚至更少计算,可以看到315万台机柜的耗电量在510-640之间,三 结论通过以上的分析,全国2019年数据中心总耗电大约400~600亿kWh,占2019年全社会用电量的0.55~0.8%。占比为上海数据中心耗电量比例的一半以下,基本合理,所以数据中心行业并没有耗电猛于虎。之所以行业预估会有如此高的数据,一方面为了凸显本行业的蓬勃发展,另一方面可能也是吸引投资关注的需要,但是自从“双碳”战略出来之后,如此高的耗能数据也对行业发展产生了巨大的影响,很多区域对于数据中心的态度也开始从热转冷,核心区域甚至已经很难看到新批数据中心的身影。本文旨在表明虽然数据中心是个全年持续需要能源的行业,但是其需求量也是与经济社会的发展相匹配,并不是无源之水,没有信息化需求,没有互联网、移动互联网的爆发式增长,机柜只是冷冰冰的一堆铁皮,除了占据微薄的用地之外,并不会平白无故的耗能。

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