近年来，各行各业对信息技术的依赖日益增加，电脑已成为人们工作生活中不可分割的一部分。而推动信息技术发展的引擎与保证是数据中心。数据中心是21世纪的信息工厂，是实现数据信息的集中处理、存储，传输、交换、管理等业务的服务平台。从物理层次看，数据中心主要由IT设备、配电系统和空调系统3部分构成。IT设备是实现数据中心功能的核心部分，用于数据处理(服务器)、数据存储(存储设备)以及通信(网络设备)。配电和空调系统则用以保障IT设备系统的正常运行。其中，配电系统用于直流、交流转换，并确保为IT 设备提供可靠、高质量的电源;空调系统保证IT设备在正常的温度和湿度下工作。
数据中心相比普通楼宇，具有高得多的能耗强度。以数据中心的运行成本来看，以电力为代表的能源成本已接近50%。根据Frost&Sullivan测算，中国2011年数据中心用电530亿kWh，占全国总用电量的1.1%。而随着数据中心数量及运行强度的增加，若能耗效率维持目前水平，其能耗在2015年将达到1122亿kWh，占总用电量的 1.7%(图1)。面对能源紧张、节能减排等问题，数据中心这一能耗大户面临着降低能耗、节约成本的严峻挑战。“绿色数据中心”的概念应运而生，并将成为数据中心新的发展方向。
根据《通信行业十二五规划》国内绿色数据中心的标准将在十二五期间出台。目前国际上普遍的理解是，绿色数据中心是在传统的数据中心架构基础上，通过先进的技术和方案以达到最高能效以及最低的环境影响。绿色数据中心通过充分利用虚拟化和云计算等最新信息技术，满足企业数据安全标准并具有智能管理系统。从绿色数据中心的实现途径来看，主要有提高能效水平以及利用绿色能源两方面。下面将分别介绍这两大实现途径以及在中国市场面临的挑战。
绿色数据中心实现途径一–提高能效水平
业内常用PUE(Power Usage Effectiveness)作为数据中心的能效指标来评价数据中心是否高效。PUE为数据中心总能耗与IT设备总能耗之比，PUE值越低，能效越高,说明更多的能源被用于IT设备来执行数据中心功能。绿色数据中心必须是高效的数据中心，其PUE通常低于1.6，有的甚至低至1.3。由于大量低能效水平的小型数据中心存在，我国数据中心的能效水平相比欧美发达国家偏低，在2.0-2.5范围内。以PUE为2的数据中心为例，IT设备是数据中心能耗的主要部分，占到50%，空调设备占到40%，配电系统占据剩下的10%。若要达到绿色数据中心的标准，除了要应用高效节能的IT设备外，通过一系列节能措施降低空调系统和配电系统的能耗也极为关键。
提高能效的方法主要有以上九种。数据中心作为一个整体，运营商需要测量各装置以了解用电情况，同时还需要对各运行装置进行不断监视并及时调整。对于IT设备，运营商可通过虚拟化来使服务器利用率达到最大化，通过删除重复多余的数据来释放存储容量。对于空调系统，运营商需要避免冷却过头浪费能源的情况，运营商需要合理设计空间布局、改进热隔离、尽可能利用自然冷却来节省能源和空间。对于配电系统，建议尽量减少电力交换损耗。
通过提高能效来建设绿色数据中心在我国面临多方面的挑战。
首先，标准的缺失带来了混乱。无论是系统集成商、设备商、建筑商，或是解决方案提供商，都缺少整体性的统筹规划，在宣称绿色数据中心的同时却常会出现 “顾此失彼”的情况。其次，对于那些已经建成的小型数据中心，通常不具备用于提高能效的预算及相关人力资源。尤其是那些用于银行、金融机构、科研机构的数据中心，价格敏感度相比一般企业更低，其对于提高能效所做的努力和投资就更小了。再次，中国幅员辽阔，各地区建成绿色数据中心的难度有较大差异。理想的数据中心应该建立在温度较低地区，以减少冷却耗能。根据通信行业十二五规划，新建的大型云计算数据中心PUE值在1.5以下。这一指标对于华北、东北等地问题不大，但是对于东南部、南部地区则存在较大压力。
绿色数据中心实现途径二–利用绿色能源
随着数据中心的爆发式增长，仅仅通过节能已不够缓解节能减排的压力。选择绿色能源作为数据中心的电力来源，承担更多的社会责任，已成为数据中心发展的新趋势。尤其在欧美发达国家，数据中心运营商已不仅仅停留在提高能效这一途径，而开始利用绿色能源，如风能、太阳能、水能等作为绿色数据中心的电力来源。以美国市场为例，各大型IT公司都开始重视绿色能源的利用，雅虎和谷歌作为绿色能源利用的先行者，不断加强在选址以及绿色能源利用的投资，截止2011年其绿色能源占整个电力消耗比例中分别为56.4%和39.4%。而较为老牌的IT企业如IBM，亚马逊、苹果，数据中心的建设较早未考虑到电力来源的问题，绿色能源在整个供电结构中占比较低，分别在12.1%,13.5%,15.3%。另外，作为拥有8亿多在线用户的全球最大的社交网络，facebook的绿色能源占比为36.4%，并且已加大绿色能源的投资，其新建的位于瑞典的数据中心所消耗的电能100%来自风力发电。
利用绿色能源，把数据中心建设在绿色能源丰富地区，如风能丰富的内蒙古地区，是业内公认的美好愿景，但其发展面临着无法避免的困难和挑战。首先，统一的电价缺少经济激励。在我国，电价统一，无法将来自绿色能源的电与普通燃煤电厂的电区分开来。对于数据中心运营商来说，即使把数据中心建造在内蒙古，消耗来自风能的绿色能源，却也只能接受国家电网统一的电价，而不能享受优惠的绿色能源电价。其次，从资产管理和设备维护的角度，大多数运营商不倾向于把数据中心建造得太偏远。除了那些大型企业，如三大电信运营商、华为、腾讯等，很少有运营商可以做到工作人员可在一两个小时达到现场。而对于银行等可靠性要求更高的数据中心，机房与总部分离更是不现实的情况。最后，远距离数据中心其实是一个云的概念，在美国较为成熟，但在中国还是非常新兴的概念，缺乏相应的技术和设施。
