数据中心能源审计应用前景分析

高岳，杨军志

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司）

1 引言

能源审计目前已经成为节能业务市场最为常见的服务之一。随着国家一系列节能减排政策的出台以及下发到地方的节能指标，各级政府及企业均面临相当大的节能压力。同时随着各行业市场竞争的不断加剧，企业必须尽可能削减生产成本，而节能减排无疑是一箭双雕的措施。对于企业节能，弄清楚自身能耗状况是采取相应节能措施的首要工作，因此能源审计往往被众多企业作为节能减排工作的第一步。

众所周知，通信行业尤其是数据中心领域的功耗越来越高，其营运成本也在节节攀升，但目前数据中心的业主首先关注的是安全可靠，其次才是节能。这本来无可厚非，毕竟数据中心的特殊性决定其必须实现使用的绝对可靠，但是这使得数据中心在运营过程中，为了保证实用性而忽视掉节能工作。能源审计工作能够使运营人员以及决策者了解数据中心运营状况，挖掘出节能潜力，大幅降低运营费用，同时也一并解决可能的安全隐患。

2013年2月19日，工信部发布《工业和信息化部关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》，以下简称意见。

《意见》中明确提出：到2015年末，通信网全面应用节能减排技术，高能耗老旧设备基本淘汰，初步达到国际通信业能耗可比先进水平，使单位电信业务总量综合能耗较2010年底下降10%；推进信息化与工业化深度融合，促进社会节能减排量达到通信业自身能耗排放量的5倍以上；新建大型云计算数据中心的能耗效率PUE值达到1.5以下；电信基础设施共建共享全面推进，做到在数量上有提高、范围上有拓展、模式上有创新；新能源和可再生能源应用比例逐年提高。而所有这些都应该将能源审计作为首要步骤。

2 能源审计的涵义

能源审计（energy audit）的定义，国内与国外有一定的区别。国内的能源审计更多注重根据相关节能规范对用能单位的用能过程进行检查和评价，而国外对于能源审计更多注重于检查后整改措施的制定，给出问题的解决方案。国内外的能源审计均分为三个等级，各自等级的意义也不尽相同。

1）国外定义

这里给出美国暖通工程师协会（ASHRAE）对于能源审计的定义：能源审计的最终目标是制定针对正在使用的建筑物的节能措施。其结果应当以报表的形式提供给业主，以供其参考，从而制定合适的整改措施。其主要分为三个等级。

第一等级（Level 1）：分析建筑的能耗账单和设备的用能状况，以给建筑的运行状况一个初步的评价，并提出一些初步的节能方案。

第二等级（Level 2）：深入调查并对建筑关键能耗系统进行长时间性能测量，详细分析各类节能方案并提供预计的投资及节能量。

第三等级（Level 3）：针对提出的节能策略进行更详细的设计以及施工评估。

2）国内定义

能源审计是指能源审计机构根据国家有关的节能法规和标准，对企业和其他用能单位能源利用的物理过程和财务过程进行的检验、核查和分析评价。审计的3个等级如下。

第一等级：通过对现场和现有历史统计资料的了解，对能源使用情况和生产工艺过程仅作一般性的调查，主要包括：企业能源管理状况的审计；对企业能源统计数据的审计分析。

第二等级：对企业用能系统进行全面深入的分析评价，对重点用能设备或系统进行节能分析，寻找可行的节能项目，提出节能技改方案，并对方案进行节能、技术及经济性评价。

第三等级：针对用能单位能源管理和利用的某一方面和环节进行能源审计。在初步能源审计的基础上，发现项目的某一方面存在明显能源浪费现象，查找原因，提出具体节能措施并进行定量的经济运行分析。

3 能源审计的国内外现状

20世纪70年代的能源危机，引发了西方国家对节能的重视，出现了“要把能源像管理钞票一样管理起来，对能源使用的合理性要进行审计”的思想。在这种背景下，西方国家提出了“能源审计”的概念和方法。以英国和日本为代表的国家，由于其自身的地理特点及资源情况，在提高能源的利用效率和节能方面开展了大量的工作，并取得了明显的成效。英国利用能源审计调查行业和企业能源利用状况，为政府制定能源政策提供技术依据。日本对企业开展了节能诊断，通过国家节能中心派出专家，免费对企业的用能设备进行节能诊断，促进企业的能源利用效率的提高，起到了显著的作用。西方工业国家能源审计的特点：充分利用信息化技术，通过网络等先进的通信手段对企业的相关资料进行“后台式”审计。

在中国，早在1982年—1985年原国家经委就组织了企业能源审计试点工作。同时，亚太经社会（ESCAP）、联合国开发计划署（UNDP）、欧盟（EC）等国际组织在我国举办过企业能源审计的培训班。1989年，我国向亚行（ADB）申请的“工业节能”技术援助项目，对造纸、纺织、化工、炼油、水泥5个行业的相关企业进行了能源审计并初步建立了一套定量的企业能源审计方法，随后亚行贷款项目扩展到钢铁、有色、交通行业。1996年国家技术监督局发布了三项有关企业能源审计的国家标准，1997年颁布了《企业能源审计技术通则》国家标准（GB/T 17166-1997），这是目前国内唯一的能源审计专项标准，是开展能源审计工作的技术依据。

4 能源审计的主要类型

能源审计的形式及类型多样，源于企业的出发点不同。能源审计既需要政府的政策引导，也需要市场竞争的需求调节。一般来说，能源审计的类型主要包含以下几种。

1）政府监管能源审计

国家或地方节能主管部门为了对重点用能企业（单位）的用能情况进行监管开展能源审计工作，发布需要进行能源审计企业的名单，规定审计内容与期限进行能源审计；同时也可对企业的用能工艺及重点用能设备进行专项能源审计；政府通过能源审计对用能大户（企业）进行监管，以促进其合理使用资源、节约能源、保护环境、持续发展经济。

2）企业自主能源审计

企业自愿依据国家节能法规和能源管理标准开展企业能源审计活动。企业为了得到国家的优惠政策会自愿进行能源审计，评估节能成果，接受国家的监管；企业实行科学用能管理，节约能源、降低成本，增加经济效益，提高自身的竞争能力。

3）受委托的能源审计

随着能源审计的扩展，形成了一个较大的市场，一批能源服务机构发展起来，形成真正审计三方关系人。其特点主要有：审计授权人提出审计要求、目标，由审计人（或服务机构）提出审计机构、开展能源审计，且更为专业化；保证审计方案，采用数据、审计结果，更为科学化；审计结果与节能规划更加真实可信，采用的方法更加科学合理；所制定的节能规划技术先进，节能措施更加可行。

对于数据中心行业来说，目前的类型以后两类为主，数据中心的建设者更需要了解数据中心建设及运营。它不仅能够提供节能解决方案还能保证其日常数据中心工作安全可靠运行。这一市场是一般节能服务商所不能胜任的，从而给专业的数据中心咨询及系统集成服务提供商带来巨大商机。

5 能源审计在数据中心中的应用

若想实现数据中心的节能降耗，首先需要确定影响数据中心能耗的基本因素。通过系统化的能源审计能够提供数据中心能耗的实时概况和模型，明确了解数据中心的总体能耗以及能耗的具体分布状况，同时可以建立基线供未来改造规划之用。

能耗的审计可以通过手动计量，也可以采用先进的自动化设备获取相关数据。在能源审计过程中，将主要依据以下三类数据开展审计工作。

（1）第一类是电量参数，包括系统和独立设备的工作电流、电压和电流波形等；

（2）第二类是空气参数，包括温度、湿度、风速和温升等；

（3）第三类是参数，包括水和气的用量等。

数据采集密度越高，精度就越高，审计结果的准确性也越高。为了快速准确地进行能源审计，大中型以上规模的数据中心都装有自动化的数据采集和分析系统，可以快速进行能耗分布情况统计和分析。

通过能源审计，可以明确知道能源的去向。在能耗较高的方面，能够有针对性地开展节能工作。我们知道，电力消耗是数据中心最主要的消耗，空调制冷等方面的能耗同样是以电力消耗的形式表现出来。

现有的一些研究数据可以清楚地说明目前多数数据中心的电能分布情况。虽然这种分布并非理想，却代表了当今的普遍现状。数据中心输入电力分布如图1所示。

从图1中可以看出，能耗高是目前数据中心普遍存在的现象。当IT设备系统，包括服务器、存储和网络通信等设备产生的能耗约占数据中心机房总能耗的30%时，电能使用效率(PUE）在3左右。其他各系统的具体能耗分布如下。

图1 输入电力分布

(1）制冷系统产生的能耗约占数据中心机房总能耗的33%左右；

(2）空调送风和回风系统产生的能耗约占数据中心机房总能耗的9%左右；

(3）加湿系统产生的能耗约占数据中心机房总能耗的3%左右；

(4）UPS供电系统的能耗约占数据中心机房总能耗的18%左右；

(5）PDU系统产生的能耗约占数据中心机房总能耗的5%左右；

(6）照明系统的能耗约占数据中心机房总能耗的1%左右；

(7）转换开关、线缆及其他系统的能耗约占数据中心机房总能耗的1%左右。

从数据中心电能的流向来看：IT设备约占30%；空气处理设备约占45%，建筑物围护结构的能量损失会反映在空调系统的能耗上；配电传输和转换设备约占24%；还有1%是用于照明、维修和办公设备等。

在数据中心的建设规划过程中，如果在方案设计和设备选型方面充分重视节能降耗，上述电能分配比例将发生较大的变化，在IT设备用电量不变的情况下，其他方面的能耗比例将会有所降低，电力能源的利用率将会有较大的提升。如果提高数据中心后期运维期间的有效管理能力，总体能耗将会进一步降低。

6 结束语

本文通过对国内外能源审计业务发展的调研，结合平时的工作经验及与建设方决策者以及运营人员的深度沟通，对数据中心行业的能源审计需求及特点进行梳理。随着互联网经济的迅猛发展，数据中心市场也将走向繁荣，其节能市场前景也将十分广阔，因此本文希望能够给予市场的利益相关者一定的启发，共同促进通信行业特别是数据中心行业节能减排工作的发展。

【1】国务院机关事务管理局.公共机构能源审计[J].电信技术，2010（3）.

【2】马勇.中国企业能源审计：现状分析与前景展望[J].经济研究导刊，2009（7）.