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数据中心电力效率建模 | 电力效率建模的效用

日期:2022-08-08

2021-12-10 施家邦 配电OEM邦

前几期我们一起重构数据中心效率建模,那么实际的数据中心效率是多少?提高数据中心效率的益处有哪些?本期随不二师兄一起往下看吧~

 

实际的数据中心效率

 

在拥有了更好的数据中心能耗模型后,便可以改进对数据中心效率的估算。通过使用典型的设备损耗、降额、负载多样性、过度规划和冗余值,可以得出图10的效率曲线

 

图10  使用改进模型的典型数据中心的效率

 

值得注意的是,该效率(PUE)—负载曲线与根据使用制造商发表的组件效率数据进行的传统计算得出的估算结果有很大的不同对图10中的数据中心的效率进行传统估算所得出的值为60-70%,并且不受负载影响。请注意改进后的模型所预测的数据中心效率的大幅度下降,尤其是在许多数据中心实际采用的较低负载的状态下。

 

该模型显示,负载非常小的数据中心的效率所受到的影响可能会十分严重。例如,对于负载仅为额定容量10%的数据中心,提供给该数据中心的每十瓦电量中,仅有大约一瓦实际到达了IT设备。其余九瓦都由于数据中心物理基础设施中的无效耗电量而损失掉了。

 

另一种评判这些损耗的方法是看经济成本。图11显示了一个1MW数据中心的年电力成本随IT负载的变化而变化的情况。这基于N+1 CRAC装置的典型的高可用双路供电设计。本分析假定电力成本为每千瓦时0.10美元。

 

图11  典型的1MW数据中心的年电力成本随使用的设计

容量比例而变化

 

图11显示1MW数据中心每年的总电力成本从600,000美元到1,700,000美元不等,具体取决于IT负载规模。请注意,即使没有IT负载,由于电源和冷却系统的无效耗电量,每年的成本也超过500,000美元。在典型的数据中心的30%的容量使用水平下,70%以上的电力成本是由电源和冷却设备的无效耗电量造成。

 

提高数据中心效率的益处

 

模型清楚地表明数据中心主要的电力成本是由基础设施组件的空载损耗造成的,它在典型情况下超过了IT负载的能耗。值得注意的是,传统分析中忽略了空载损耗;事实上,通过查看产品规格可以发现,设备制造商通常不提供有关电源和冷却设备的空载损耗的重要规格参数。

 

通过对数据进行分析,可以迅速发现减少损耗和提高数据中心工作效率的机会,并确定这些机会的优先顺序:

 

最大的节约机会是采用允许电源和冷却基础设施随着负载的增加而增加的适应性、模块化架构,以减少数据中心的过度规划;这带来的节约要远比其他机会为大。降低损耗的潜力:50%。

提高冷却系统的效率。降低损耗的潜力:30%

降低数据中心电源和冷却组件的空载损耗。降低损耗的潜力:10%

 

图12显示了提高组件效率和减少过度规划所带来的相对效率益处

图12  提高数据中心效率的益处

 

结论

 

传统的数据中心效率模型通常夸大了效率,因为这些模型无法正确理解设备过度规划的程度,也无法理解大多数数据中心在低负载下工作时效率的下降。一个经过改进的模型提供了有关数据中心效率的更准确的数值,并探讨了在哪些方面发生损耗和如何减少损耗。

 

典型的数据中心所消耗的电能是IT负载的两倍以上。与这种能耗有关的成本在系统总拥有成本中占相当大的比重。凡是不属于IT设备所需的能耗都是不可取的,而且其中很大一部分是可以避免的。

 

数据中心过度规划是数据中心无效耗电量的最大根源,这表明能够随IT负载的增加而变化的可扩充的解决方案提供了减少电能浪费和电力成本的重大机会。典型1MW数据中心在其典型的10年生命周期中潜在的电力成本节约大致为2,000,000美元至4,000,000美元。

 

由于数据中心的无效耗电量消耗了大量电能和电力成本,减少这些损耗应该对所有数据中心所有者都至关重要,并且是重要的公共政策问题。

 

重构数据中心效率建模后,对于数据中心实际效率一目了然,这对数据中心建设的所有者和决策者来说至关重要,因为这直接影响到大量电能和电力成本。希望本系列文章对您在数据中心相关的决策上有所帮助~下期见~

 

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