互联网用量的急剧增加,导致数据中心的数量、规模和密度也随之急剧扩大。虽然数据中心历经升级,但仍然难以跟上用户需求的步伐。63%的IT经理说,不知不觉中他们的数据中心就耗尽了所有空间、电源或散热容量。另有43%的IT经理认为,以现在的增长速度来看,目前的基础设施如果不做改变,顶多只能维持6个月。因此不用奇怪,有36%IT经理正在规划或建设新的数据中心。

数据中心在发热

目前数据中心所消耗的电力已占到美国全部电力使用量的2%,预计到2020年,这一数字将激增到9%。美国环保署在2007年8月2日递交美国国会的《服务器和数据中心能效报告》中指出,2005年全球各大公司在电力和冷却服务器上共花费261亿美元,超过60%的电力都被用来冷却数据中心内的设备。2007年,全美数据中心用电量占美国总用电量的1.5%,根据该趋势预测,2007年到2011年数据中心的能耗将增加一倍,到2011年,数据中心用电量将占全美总用电量的2.9%,达到1200亿度以上。数据中心日益增长的电力需求正在迅速发展成为一个特别值得关注的问题,数据中心管理者越来越清楚地意识到“数据中心的能耗成本将越来越高于硬件购置成本”。

这也就是Google开始疯狂在绿色能源上花钱的原因。近日,除了一亿美元投资俄勒冈州风力发电站和宣布投资世界最大的太阳能发电厂,Google又宣布为自己的俄克拉荷马州数据中心买下20年风力绿色能源。

新一轮能源争夺已经初露端倪。据统计,2007年中国IT产品的总耗电量约为300亿～500亿千瓦时,几乎相当于三峡电站一年的发电总量,其中数据中心IT产品的耗电量占到约40%。根据国家工信部的统计,“十二五”期间,全国数据中心的耗电将要翻番。因此,数据中心的节能也成为“十二五”一大课题。国资委已经颁布了《中央企业节能减排监督管理暂行办法》,指导监督中央企业在节能减排和转变发展方式中进一步发挥表率作用。据悉,纳入国家重点监控的千家企业中,中央企业及其所属企业有197家,“十一五”期间承诺节能2000多万吨标煤。而在去年年底,中国政府承诺,到2020年将把单位GDP碳排放在2005年的基础上减少40%到45%。

从能源开始给数据中心退热

数据中心在消耗电力的同时,产生大量的热量。随着温度的升高,IT硬件的可靠性大幅降低。据估计,温度升高10℃(18°F),电子设备的长期可靠性降低50%。于是不得不对其进行降温处理,由此又带来了PUE的问题。也就是说IT设备所消耗的电能与IT配套设施所消耗的电能比率。国外数据中心PUE值通常在1.6～2.0,而国内机房多在2.0以上。也就是说为IT设备提供的一度电的同时要消耗掉2度以上的电。这其中有很大的一部分是为UPS电池制冷上。为什么说给数据中心退热要从电源开始呢?与风冷、水冷等节能方式相比,降低电源系统开支是最简单、操作最为直接的一种方式。

众所周知,UPS的能耗在整个数据中心里占到18%左右,大家可能感觉不是很大的数字,但是如果乘以数据中心实际功耗(IT能耗)就是很大的数字。目前,国内在建的超大型的数据中心规模都是在20兆瓦、30兆瓦,如果乘以15%甚至20%就变成非常大的能耗。

运用飞轮储能技术构建绿色电源

国外数据表明，在UPS应用中，飞轮储能正在逐步取代铅酸蓄电池，成为主流技术。之所以有这样的发展势头，据美国Active Power公司大中国区总裁王桓介绍，飞轮储能有三大优势。

首先,作为一种机械储能的方式,飞轮储能的可靠性高,而这正是数据中心对UPS提出的首要要求。根据权威鉴定机构给出的数据,以传统化学蓄电池的故障率为1%计算,飞轮储能的故障率要低7倍。

第二,效率高、节电潜力大。传统化学蓄电池的效率在90%～91%,而飞轮储能UPS满载效率为98%。一般情况下,大型数据中心的负载在50%以下,此时Active Power飞轮UPS的效率是97%,在40%带载率时是94%～96%;而传统蓄电池这两项数据分别是85%～87%和82%～83%。“因此,对于数据中心更有意义的是,带载率越低的时候,飞轮节省的能量越多。”王桓解释道。

王桓表示,跟传统UPS相比,飞轮UPS节省了25%的能耗。以一个10兆瓦的数据中心为例,飞轮UPS一年可以节约1000万度电。何况中国现在涌现很多大型数据中心,有些数据中心功率甚至高达60兆瓦,因此节电潜力巨大。

第三,降低边际成本。据悉,能耗成本已经占IT行业运营成本的30%～50%,这其中,UPS、空调等周边设备的耗电量大大高于主机电量。而飞轮UPS不需要空调降温,节约了空调的成本和耗电。同时寿命长达20年,节省了更换蓄电池的费用。王桓表示,以10年计算,可以帮助客户节省60%的成本。

据悉,位于美国科罗拉多州的Broomfield数据中心,是世界上最早同时也是使用机架冷却方案规模最大的数据中心。该数据中心应用“机架冷却系统+节能冷水机组+飞轮UPS”方案节省了能源和空间。Broomfield使用无蓄电池组的飞轮UPS替代了普通UPS,这不但节省了蓄电池组的前期购置成本和后期维护成本,最重要的是减少了重金属铅和酸液的污染 。

铅酸蓄电池在欧美国家回收都需要交费,我国尚未有相关法律对其作出限制,一旦出台相关规定,使用铅酸电池的成本将会越来越高。从2000年至今,生产飞轮UPS的Active Power公司已经帮助客户节省超过两亿度电能,消除了超过190万节铅酸蓄电池(约含2.7万吨铅)的使用,减少了超过80万吨CO2的排放。

据统计,目前中国数据中心的规模每年保持两位数的增长,超过世界平均水平,呈现过快的增长态势。中国已成为全球最大、发展最快的UPS市场之一。从电源开始对数据中心进行绿化,同时再辅以其它措施,绿色数据中心建设将不再遥远。■