數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)模式探討

數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)模式探討中國(guó)數(shù)據(jù)中心工作組王海峰、曲海峰故事從這里開(kāi)始數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)模式探討多維度重新定義數(shù)據(jù)中心能源和數(shù)據(jù)中心的關(guān)系電網(wǎng)與分布式能源Spider模型數(shù)據(jù)中心與能源系統(tǒng)結(jié)合模式探討CDCC數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)白皮書(shū)概要介紹糾結(jié)的數(shù)據(jù)中心什么是數(shù)據(jù)中心：機(jī)房、電腦中心、信息中心、一堆復(fù)雜而花錢(qián)的設(shè)備、（沒(méi)有信息，他不過(guò)是一堆鐵嘎達(dá)）目前的數(shù)據(jù)中心基本都是從IT系統(tǒng)角度看數(shù)據(jù)中心目前還是重建設(shè)，輕運(yùn)營(yíng)，會(huì)造成數(shù)據(jù)中心建得起，用不起。機(jī)房=數(shù)據(jù)中心？下一代數(shù)據(jù)中心？新一代數(shù)據(jù)中心？云計(jì)算數(shù)據(jù)中心？？什么是數(shù)據(jù)中心？三個(gè)視角，三種定義DataCenterasacomputer系統(tǒng)架構(gòu)視角信息社會(huì)的能源基礎(chǔ)社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度工業(yè)化系統(tǒng)/產(chǎn)品物理認(rèn)知行業(yè)“大家”眼中的數(shù)據(jù)中心技術(shù)支撐架構(gòu)，最終服務(wù)商業(yè)JamesHamilton（亞馬遜AWSVP）

數(shù)據(jù)中心難道不是工業(yè)系統(tǒng)嗎？三個(gè)視角，三種定義數(shù)據(jù)中心就是計(jì)算機(jī)：datacenterasacompute sun-網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī) Google的全球典范系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是一個(gè)工業(yè)系統(tǒng)，功能決定形式。數(shù)據(jù)中心是社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施

數(shù)據(jù)中心提供的是服務(wù)，而這種服務(wù)最終是依賴(lài)能源基礎(chǔ)

從更宏觀的角度來(lái)看，核心是取決于能源的轉(zhuǎn)換效率數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)模式探討多維度重新定義數(shù)據(jù)中心能源和數(shù)據(jù)中心的關(guān)系（電網(wǎng)與分布式能源）Spider模型數(shù)據(jù)中心與能源系統(tǒng)結(jié)合模式探討CDCC數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)白皮書(shū)概要介紹數(shù)據(jù)中心是消耗能源的信息工廠數(shù)據(jù)中心是能源密集型設(shè)施現(xiàn)在的服務(wù)器機(jī)柜設(shè)計(jì)容量超過(guò)25千瓦對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的需要大幅增長(zhǎng)典型的數(shù)據(jù)中心：約100萬(wàn)瓦，甚至也可超過(guò)2000萬(wàn)瓦占美國(guó)2006年電力消耗的1.5%預(yù)計(jì)在未來(lái)5年內(nèi)番一倍新建的數(shù)據(jù)中心大量涌現(xiàn)已有的數(shù)據(jù)中心存在供電和制冷的限制電力在數(shù)據(jù)中心整體成本中已經(jīng)超過(guò)50%在中國(guó)一個(gè)典型的托管性數(shù)據(jù)中心中，平均四年的電費(fèi)將超過(guò)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施投資，而數(shù)據(jù)中心的使用壽命可達(dá)到15年以上第三次工業(yè)革命讓我們看清本質(zhì)，數(shù)據(jù)中心支持的云計(jì)算系統(tǒng)是未來(lái)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，如同能源與電力的關(guān)系能源成本對(duì)比——高科技建筑與普通建筑的對(duì)比年均能源成本（美元/每平方英尺）學(xué)校寫(xiě)字樓醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)中心凈化室

（ISO五級(jí)）觀察到的區(qū)間典型值Source:/

世界數(shù)據(jù)中心的電耗Source:Koomey2008Source:Koomey2008能耗耗電量（十億千瓦時(shí)/年）世界總量的0.5%世界總量的1%IT負(fù)荷制冷+電力輸送基礎(chǔ)設(shè)施通信信息存儲(chǔ)存高端服務(wù)器中端服務(wù)器初級(jí)服務(wù)器中國(guó)目前已建成了超過(guò)50萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)中心，預(yù)計(jì)到2012年年底，將建成54萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)中心。2011年其應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1020億元，年復(fù)合增漲率為18.6%。中國(guó)數(shù)據(jù)中心發(fā)展BillionRMBGrowthRateBillionRMBGrowthRateDataCenterApplicationMarketofChina(exclusiveofinfrastructure)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模（不包括基礎(chǔ)設(shè)施）“云計(jì)算”是中國(guó)“十二五”規(guī)劃的重要工程。為提供必要支持，各主要城市如北京、上海、天津、深圳、重慶均計(jì)劃建設(shè)容納幾十萬(wàn)至上百萬(wàn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心。中國(guó)數(shù)據(jù)中心消耗的電量占全社會(huì)總電力消耗的2%，或全國(guó)建筑總能耗的10%，相當(dāng)于三峽大壩全年的產(chǎn)能。中國(guó)典型數(shù)據(jù)中心的PUE僅為2.2~3.0，遠(yuǎn)高于世界平均水平，并且利用率僅有20%~30%。中國(guó)數(shù)據(jù)中心發(fā)展運(yùn)行數(shù)據(jù)中心成本的增加從2000年到2006年，計(jì)算性能提高了25倍，但是能效卻只提高了8倍從intel的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2012年中國(guó)將總量增加100萬(wàn)臺(tái)以上服務(wù)器

計(jì)算與存儲(chǔ)性能的突飛猛進(jìn)也帶來(lái)了能源成本的激增每購(gòu)買(mǎi)1000美元的服務(wù)器所消耗的電量增加了4倍雖然單位計(jì)算能耗在相對(duì)下降，但是因?yàn)镮T需求的爆炸，絕對(duì)能耗卻在增加

目前，電力和數(shù)據(jù)中心輔助設(shè)施的成本已經(jīng)超過(guò)了購(gòu)買(mǎi)IT設(shè)備的費(fèi)用

反向激勵(lì)——IT成本與數(shù)據(jù)中心設(shè)施成本相互分離

來(lái)源：TheUptimeInstitute,2007Source:TheUptimeInstitute,2007數(shù)據(jù)中心整體能源使用效率≤15%100單位一次能源（煤/油/氣/水/風(fēng)）典型的數(shù)據(jù)中心終源消耗服務(wù)器負(fù)荷/計(jì)算運(yùn)行用能設(shè)備制冷

電力的轉(zhuǎn)換和配送傳輸約70%電力（損耗30%）發(fā)出35單位電力（發(fā)電效率20-35%）（能效=用于計(jì)算之能耗/一次能源消耗量）Page

17在建設(shè)新型數(shù)據(jù)中心過(guò)程中，需要在電力/機(jī)電，暖通/制冷，能源三個(gè)層面，結(jié)構(gòu)性成本優(yōu)化。

機(jī)電系統(tǒng)可優(yōu)化范圍不超過(guò)10%；

暖通/制冷有較高改進(jìn)空間（約20-30%）；

大型數(shù)據(jù)中心，應(yīng)依據(jù)氣候和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)數(shù)據(jù)中心，具有極大的優(yōu)化條件（DCUE較PUE提高50%）。

通過(guò)云計(jì)算技術(shù)和模式進(jìn)一步整合提高IT系統(tǒng)效率。

數(shù)據(jù)中心需提高基礎(chǔ)設(shè)施和上層應(yīng)用系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性，調(diào)高自動(dòng)化運(yùn)維水平，針對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)可用性，將基礎(chǔ)設(shè)施的冗余保障與軟件系統(tǒng)的服務(wù)級(jí)別更有效的匹配對(duì)應(yīng)。提高整體效能。綠色數(shù)據(jù)中心，重視的不僅是TCO，也是數(shù)據(jù)中心全生命周期的碳排放指數(shù)。將Energy、FACILITY和INFRASTRUCTURE結(jié)合起來(lái)考慮系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)維，結(jié)構(gòu)化調(diào)整數(shù)據(jù)中心能源構(gòu)架是數(shù)據(jù)中心演進(jìn)方向。

數(shù)據(jù)中心能效提高之路數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施部分能效問(wèn)題及解決思路數(shù)據(jù)中心目前的能效定義PUE不能充分代表云計(jì)算時(shí)代對(duì)于信息社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施（數(shù)據(jù)中心）的能效定義。PUE:PowerUsageEffectiveness僅代表了數(shù)據(jù)中心供電和IT設(shè)備用電的范圍。能源電力數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施IT系統(tǒng)計(jì)算/存儲(chǔ)PUE(供電效率)DCUE/DCEE(能源效率)服務(wù)器負(fù)荷和計(jì)算運(yùn)行用能ServerLoad/

ComputingOperations制冷設(shè)備CoolingEquipment電力轉(zhuǎn)換和配送PowerConversion&Distribution可替代燃料發(fā)電Alternative

PowerGeneration高壓配電Highvoltagedistribution高效UPS（不間斷電源）系統(tǒng)

HighefficiencyUPSsystems高效冗余策略

Efficientredundancystrategies使用直流電UseofDCpower服務(wù)器創(chuàng)新

Serverinnovation虛擬化計(jì)算Virtualization高能效電力供給Highefficiencypowersupplies負(fù)荷管理

Loadmanagement氣流管理Betterairmanagement直接液冷Movetoliquidcooling制冷機(jī)組優(yōu)化

Optimizedchilled-waterplants使用自然制冷Useoffreecooling熱回收Heatrecovery自發(fā)電，包括燃料電池和可再生資源

On-sitegenerationIncludingfuelcellsandrenewablesources熱電聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用（利用廢熱制冷）

CHPapplications(Wasteheatforcooling)數(shù)據(jù)中心提高能效的機(jī)會(huì)基于單位標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)據(jù)中心能效定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心單位能耗效率計(jì)算公式:DCUE=X/YX數(shù)據(jù)中心總輸入能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸；Y數(shù)據(jù)中心內(nèi)信息通訊設(shè)備真正用于計(jì)算，存儲(chǔ)和通信的能源能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸；

數(shù)據(jù)中心單位能耗統(tǒng)計(jì)方法數(shù)據(jù)中心總輸入能耗：包含用于數(shù)據(jù)中心的輸入總能耗，包括電網(wǎng)電力和其他能源消耗，即為了保證信息通訊設(shè)備正常運(yùn)行所需要的全部能耗，包括電力損耗，制冷系統(tǒng)耗電及其他輔助設(shè)施耗電和數(shù)據(jù)中心水的消耗等。理想化之?dāng)?shù)據(jù)中心能效定義及計(jì)算依據(jù)DCEE=（數(shù)據(jù)中心能源效率DataCenterEnergyEfficiency）能源：國(guó)際參考標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心單位能源碳排放量（二氧化碳CO2/千克）電力（千瓦時(shí)）=0.997柴油（升）=2.6765天然氣（立方米）=0.19城市用水（噸）=0.91煤炭（KG）=2.493數(shù)據(jù)中心全年電力=數(shù)據(jù)中心總輸入能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸（8760小時(shí)之和）計(jì)算/存儲(chǔ)：MIPS=MillionInstructionsPerSecond每秒處理的百萬(wàn)級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)1TB=1萬(wàn)億字節(jié)(Byte)數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算的關(guān)系如何解決？虛擬化資源調(diào)度（軟件技術(shù)在3-5年內(nèi)得到解決）分布式大規(guī)模所有的根本是能源，競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)是成本軟件是相對(duì)容易重構(gòu)的，基礎(chǔ)設(shè)施不可改變，能源模式?jīng)Q定了最后的結(jié)果Spider模型什么是Spider模型我們需要一個(gè)行業(yè)體系用來(lái)看清我們的事業(yè)今天的ICT、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算是一個(gè)全社會(huì)體系生態(tài)體系（

EcoSystem）今天的云計(jì)算只是浮在水面的冰山一角S=SaaS、其實(shí)是一種應(yīng)用服務(wù)，面向業(yè)務(wù)和最終需求P=PaaS、其實(shí)是一種平臺(tái)服務(wù)，面向行業(yè)體系架構(gòu)I=IaaS、其實(shí)是一個(gè)IT基礎(chǔ)系統(tǒng)、面向信息系統(tǒng)的核心生產(chǎn)資料：計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)Spider模型（從IT到能源）P（平臺(tái)）S（服務(wù)）I（設(shè)施）D（數(shù)據(jù)中心）E（能源）R（社會(huì)資源）自頂向下的服務(wù)與自底向上的能源Spider模型Spider模型，名字其實(shí)取的是六個(gè)英文單詞的首字母縮寫(xiě)的組合。S：SaaS服務(wù)，即今天云計(jì)算所說(shuō)的SaaS服務(wù)，作者借鑒這個(gè)詞，其實(shí)更愿意表達(dá)這才是是IT的價(jià)值所在，IT和業(yè)務(wù)的結(jié)合；P：PaaS服務(wù)，即今天被業(yè)界廣為認(rèn)可的云計(jì)算的中間一層PaaS服務(wù)；I：IaaS服務(wù)，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)，這里的I指的是infrastructue；D:DataCenter,即數(shù)據(jù)中心，也可以拓展理解為DaaS,即把數(shù)據(jù)中心做為服務(wù)，當(dāng)然這里的數(shù)據(jù)中心不是廣義的數(shù)據(jù)中心定義，而是更為狹義的數(shù)據(jù)中心的定義，其鞥確切地說(shuō)，特指Facility,或者可以理解為基礎(chǔ)環(huán)境，諸如電氣，制冷等基礎(chǔ)設(shè)施；不得不說(shuō)的是，用基礎(chǔ)設(shè)施這個(gè)詞來(lái)做為Facility的中文翻譯并不準(zhǔn)確，甚至是嚴(yán)重的歧義，其實(shí)infrastructure用基礎(chǔ)設(shè)施更準(zhǔn)確，但在行業(yè)中，很多人都把基礎(chǔ)設(shè)施理解為Facility，這里只是做個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明，避免理解偏差。E:Energy，能源，即為上面S.P.I提供支持的能源，之所有用能源，而不用經(jīng)常掛在嘴邊的電力，是因?yàn)槟茉吹母拍罡螅鴶?shù)據(jù)中心的消耗不僅僅是電，更不排除未來(lái)多種其他能源的利用和消耗。R:Resource，資源，可以理解為基礎(chǔ)資源，即產(chǎn)生能源所需要的資源，諸如風(fēng)，水，煤，石油等基礎(chǔ)資源。數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)模式探討多維度重新定義數(shù)據(jù)中心能源和數(shù)據(jù)中心的關(guān)系（電網(wǎng)與分布式能源）Spider模型數(shù)據(jù)中心與能源系統(tǒng)結(jié)合模式探討CDCC數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)白皮書(shū)概要介紹中國(guó)目前數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展之現(xiàn)狀目前中國(guó)數(shù)據(jù)中心總量預(yù)計(jì)接近50萬(wàn)個(gè)，70%以上建設(shè)有十年時(shí)間。90%是1000㎡以下的小規(guī)模數(shù)據(jù)中心。國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀處于小、散、低狀態(tài)。

?。阂?guī)模偏小100-1000㎡數(shù)據(jù)中心，或稱(chēng)之為計(jì)算機(jī)機(jī)房是目前總量中的大部分。

散：目前數(shù)據(jù)中心位置分散，多余處于企業(yè)及政府單位的辦公地址，互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)據(jù)中心IDC，主要分布在ChinaNet八個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)和30余個(gè)分省節(jié)點(diǎn)。

低：目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心可用性級(jí)別普遍偏低，多余實(shí)際運(yùn)行狀況處于B類(lèi)（T2）級(jí)別，同時(shí)PUE效率較高（DCIE較低）普遍處于2.5-3水平。國(guó)內(nèi)目前電信運(yùn)營(yíng)商，電信、聯(lián)通、移動(dòng)是主要IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)者），其中電信已實(shí)際提供超過(guò)3萬(wàn)個(gè)機(jī)柜、聯(lián)通超過(guò)2萬(wàn)個(gè)機(jī)柜（2011年）。目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心主要由運(yùn)營(yíng)商的IDC及企業(yè)與政府單位的EDC組成，在總量上其能耗規(guī)模接近，但數(shù)量上EDC遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于IDC，集約效益很低。中國(guó)能流圖（2007）能源大格局：北煤炭南運(yùn)、南水北調(diào)、西氣東輸、北電南用、舶來(lái)油氣窩電地區(qū)風(fēng)電地區(qū)往往是能源基地，風(fēng)多、電源多、氣多我國(guó)的窩電與電荒2011年全國(guó)已有11個(gè)省市出現(xiàn)電力緊缺，其中南方電網(wǎng)所覆蓋的5個(gè)省份，再加上浙江、四川、重慶等地，電力缺口已達(dá)2000多萬(wàn)千瓦?！半娀摹钡母丛谟陔娏Y(jié)構(gòu)性矛盾，導(dǎo)致的區(qū)域性、季節(jié)性、階段性用電緊缺。2011年?yáng)|北電網(wǎng)發(fā)電盈余持續(xù)增大，最小電力盈余仍在800萬(wàn)千瓦以上，最大盈余超過(guò)1600萬(wàn)千瓦，約占全網(wǎng)裝機(jī)的14%；其中火電盈余電量約980億千瓦時(shí)。由于吉林和黑龍江兩省之間聯(lián)絡(luò)線輸送能力不足，黑龍江電網(wǎng)電力盈余超過(guò)400萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)到2011年末，黑龍江東部電網(wǎng)火電盈余約200萬(wàn)千瓦，風(fēng)電和水電按裝機(jī)額定出力50%計(jì)算，“窩電”接近300萬(wàn)千瓦。位于吉林電網(wǎng)西北部的松白電網(wǎng)預(yù)計(jì)到2011年底，“窩電”約在100萬(wàn)~200萬(wàn)千瓦，風(fēng)電送出受到嚴(yán)重限制。遼寧西部電網(wǎng)預(yù)計(jì)2011年最大負(fù)荷約450萬(wàn)千瓦，電源裝機(jī)容量約910萬(wàn)千瓦，與內(nèi)蒙古東赤峰電網(wǎng)共用送出通道，外送盈余電力較大。內(nèi)蒙古東電網(wǎng)的通遼、興安電網(wǎng)預(yù)計(jì)2011年末電力盈余也在100萬(wàn)~260萬(wàn)千瓦。此外，截至2011年5月底，內(nèi)蒙古電力總裝機(jī)容量達(dá)6849.5萬(wàn)千瓦，但內(nèi)蒙古電網(wǎng)僅有兩條500千伏外送通道，長(zhǎng)期處于“有電送不出去”的境況。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年內(nèi)蒙古就有42%的風(fēng)電白白浪費(fèi)。近年來(lái)，內(nèi)蒙古發(fā)電量翻了一番，外輸通道卻沒(méi)有相應(yīng)增加。電監(jiān)會(huì)：2011年?yáng)|北、華北、西北“三北”地區(qū)棄風(fēng)電量達(dá)123億千瓦時(shí)，棄風(fēng)電量對(duì)應(yīng)電費(fèi)損失約66億元，平均每度風(fēng)電上網(wǎng)價(jià)五毛三分六厘六。國(guó)家電網(wǎng)風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程目前全世界最大的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電項(xiàng)目--國(guó)家電網(wǎng)張北示范項(xiàng)目。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電50萬(wàn)千瓦、光伏發(fā)電10萬(wàn)千瓦、儲(chǔ)能裝置11萬(wàn)千瓦。其中一期規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電10萬(wàn)千瓦，光伏發(fā)電4萬(wàn)千瓦，儲(chǔ)能2萬(wàn)千瓦，配套建設(shè)220千伏智能變電站一座。目前一期已經(jīng)驗(yàn)收并網(wǎng)。數(shù)據(jù)中心與能源結(jié)合關(guān)于這個(gè)暫且稱(chēng)之為理論的理論，其核心思想有二個(gè)維度。其一，典型IT行業(yè)常用的自頂向下，層層推導(dǎo)的方法，如果讀者們中有人了解企業(yè)架構(gòu)和IT規(guī)劃的話(huà)，其思想是相通的。通俗的說(shuō)，是說(shuō)業(yè)務(wù)價(jià)值的自頂向下的推導(dǎo)，也可以理解為信息流。另外一個(gè)緯度是自下向上，是從地球上的資源開(kāi)始，一直到支持產(chǎn)生的業(yè)務(wù)價(jià)值。在SPIDER中，重點(diǎn)關(guān)注的是I,D和E，這6個(gè)部分，或者說(shuō)這6個(gè)級(jí)別，代表了6個(gè)不同的產(chǎn)業(yè)，在每個(gè)級(jí)別中，都有典型的行業(yè)領(lǐng)頭羊和典型代表者。如果從每個(gè)層次的產(chǎn)業(yè)組織或這企業(yè)來(lái)看，自下向上，越來(lái)越多，即越靠近底層，靠近資源，企業(yè)越少，越靠近上層，越靠近用戶(hù)，企業(yè)數(shù)量越多，這也是符合社會(huì)發(fā)展和價(jià)值取向的。如果從企業(yè)利潤(rùn)來(lái)說(shuō)，如果純粹按照市場(chǎng)規(guī)律和游戲規(guī)則來(lái)看，無(wú)疑，越靠近頂層，利潤(rùn)越高，越靠近底層，利潤(rùn)越低。數(shù)據(jù)中心可以突破電網(wǎng)，與分布式能源結(jié)合數(shù)據(jù)中心多種能源模式的的建設(shè)能源建設(shè)模式城市

（電網(wǎng)+CCHP）遠(yuǎn)郊

（CCHP+電網(wǎng)）曠野

（風(fēng)電+CCHP+電網(wǎng)）數(shù)據(jù)中心類(lèi)型城市數(shù)據(jù)中心主用DC私有云遠(yuǎn)郊數(shù)據(jù)中心

備用/雙活

混合云曠野數(shù)據(jù)中心容災(zāi)/備份

公有云分布式能源CCHP系統(tǒng)注明：天然氣=甲烷=CH4=頁(yè)巖氣、LNG、沼氣、垃圾填埋、糞便、污水、分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）原理數(shù)據(jù)中心與能源結(jié)合一個(gè)故事：內(nèi)蒙古-能源的行走軌跡煤路上走煤空中走煤云中走一言以蔽之：云隨電走換句話(huà)說(shuō)：數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算的關(guān)系是煤和電的關(guān)系美國(guó)對(duì)于數(shù)據(jù)中心能源類(lèi)型的嘗試微軟宣布將使用糞便產(chǎn)生的甲烷，為懷俄明州的數(shù)據(jù)中心供電。這個(gè)數(shù)據(jù)中心將測(cè)試一項(xiàng)技術(shù)——如果測(cè)試成功的話(huà)，它將在類(lèi)似的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中使用甲烷供電。微軟說(shuō)，這個(gè)數(shù)據(jù)中心將完全依靠甲烷供電，從而完全獨(dú)立于電網(wǎng)之外。這是一個(gè)非常激進(jìn)的想法，但是相關(guān)進(jìn)展已經(jīng)在桌面上談?wù)撚幸欢螘r(shí)間了（使用燃料電池將天然氣轉(zhuǎn)化為電力并不是一個(gè)新理念）2007年——365Main甲烷項(xiàng)目失敗（客戶(hù)不信任）如果使用天然氣帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，365Main只能保證94%的正常運(yùn)行時(shí)間，因此認(rèn)為會(huì)帶來(lái)可用性中斷的問(wèn)題?！盁犭娐?lián)產(chǎn)作為主要解決方案/電網(wǎng)作為備用解決方案的總體可靠性將高于94%——可能達(dá)到99.8%——客戶(hù)并不喜歡這個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)的解決方案。2009年——InfinityONE

將數(shù)據(jù)中心建在一個(gè)農(nóng)場(chǎng)附近，并將它作為燃料的來(lái)源。這個(gè)農(nóng)場(chǎng)種了22000英畝的農(nóng)作物，包括土豆、歐洲蘿卜和洋蔥——它們將被放入數(shù)據(jù)中心的厭氧消化池中，以產(chǎn)生沼氣并最終轉(zhuǎn)化成電力，為東安格利亞500平方米的數(shù)據(jù)中心供電。2009年-錫拉丘茲大學(xué)在Capstone和IBM的幫助下，紐約錫拉丘茲大學(xué)建造了一個(gè)6000平方英尺的數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心采用天然氣帶動(dòng)的微型渦輪發(fā)電，以滿(mǎn)足所有的電力需求。該大學(xué)稱(chēng)：通過(guò)完全獨(dú)立于電網(wǎng)之外，這個(gè)園區(qū)的能耗要比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的能耗少50%。IBM為這個(gè)項(xiàng)目提供了電氣熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，而Capstone則提供了微型渦輪。美國(guó)對(duì)于數(shù)據(jù)中心能源類(lèi)型的嘗試2010年—HP奶牛糞便驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心HP決定如果能夠通過(guò)奶牛場(chǎng)的1萬(wàn)頭奶牛滿(mǎn)足一個(gè)1MW數(shù)據(jù)中心以及這個(gè)農(nóng)場(chǎng)的其他電力需求，它將公開(kāi)這項(xiàng)研究結(jié)果。每頭奶牛每天可以產(chǎn)生55公斤的糞便——一年可產(chǎn)生20公噸的糞便，而每頭奶牛每天產(chǎn)生的牛糞可以生產(chǎn)2kW時(shí)的電力。2012年--Apple和BloomEnergyApple也轉(zhuǎn)向了甲烷——這次是從垃圾填埋池——為北卡羅來(lái)納州的數(shù)據(jù)中心供電。在這個(gè)案例當(dāng)中，甲烷被輸入24個(gè)容量為20KW的BloomEnergy燃料電池當(dāng)中。燃料電池將天然氣或沼氣和氧氣及其他化學(xué)物質(zhì)混合起來(lái)，以發(fā)生電化反應(yīng)來(lái)制造能源。Ebay也在其猶他州的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中使用了Bloom的燃料電池盒。它將填入沼氣來(lái)為燃料電池提供支持。它使用電網(wǎng)作為備用電源，從而免掉了對(duì)UPS的需求。谷歌表示，至2012年其所有數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)力發(fā)電的容量已經(jīng)達(dá)到260兆瓦。放棄可再生能源項(xiàng)目研發(fā)，但將繼續(xù)投資能效研究，特別是解決服務(wù)器的能耗問(wèn)題，同時(shí)將繼續(xù)大手筆投資風(fēng)電。谷歌仍將維持其在美國(guó)“大西洋風(fēng)鏈”項(xiàng)目中的巨額投資，該項(xiàng)目將在美國(guó)東部大西洋外海建設(shè)一條全長(zhǎng)350英里的海底電網(wǎng)，從南部的弗吉尼亞州一直延伸到北部的新澤西州，整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資50億美元，建成后預(yù)計(jì)可滿(mǎn)足190萬(wàn)戶(hù)家庭的用電需求。發(fā)展的問(wèn)題以上說(shuō)明目前數(shù)據(jù)中心，仍然不可脫離電網(wǎng)，使用可靠的天然氣比沼氣更為可靠。中國(guó)與美國(guó)在能源政策上有較大不同，其電價(jià)、氣價(jià)、氣候、發(fā)電資源、政府政策均有不同中國(guó)十二五期間推動(dòng)的一千個(gè)分布式能源項(xiàng)目將是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展契機(jī)風(fēng)電與數(shù)據(jù)中心結(jié)合在中國(guó)有獨(dú)特模式分布式能源采用燃?xì)釶age

42首批國(guó)家天然氣分布式能源示范項(xiàng)目中石油北京數(shù)據(jù)中心預(yù)計(jì)在2014年建成北京燃?xì)庵袊?guó)石油科技創(chuàng)新基地（A-29地塊）能源中心項(xiàng)目該項(xiàng)目位于北京市昌平區(qū)，建成后，將為4萬(wàn)平方米的中石油數(shù)據(jù)中心提供冷熱電。數(shù)據(jù)中心CCHP燃機(jī)燃?xì)馊紮C(jī)按照功率分為：微型（10-200KW）、小型（兆瓦級(jí)）、中大型（50-250MW）燃?xì)馊細(xì)獍凑障到y(tǒng)結(jié)構(gòu)分為：微型透平、活塞式內(nèi)燃、透平，不同類(lèi)型的燃?xì)獍l(fā)電效率在2.5-5.3千瓦時(shí)/m3GAS小型燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)而言技術(shù)比較成熟，與大中型燃?xì)廨啓C(jī)幾乎完全相同：采用軸流式壓氣機(jī)和軸流式透平，葉片的冷卻模式與大中型機(jī)組相同。由于技術(shù)成熟，目前的價(jià)格相對(duì)較低，為350～600$/kW；此外，小型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率與大中型機(jī)組相比也相差無(wú)幾，ISO工況電效率目前多為27.0～39.0%燃?xì)廨啓C(jī)根據(jù)負(fù)荷容量分為大中型燃?xì)廨啓C(jī)、小型燃?xì)廨啓C(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)：大于20000kW的屬于大中型燃?xì)廨啓C(jī)；而1000～20000kW的被稱(chēng)為小型燃?xì)廨啓C(jī)；小于1000kW的則是微型燃?xì)廨啓C(jī)。小型和微型燃?xì)廨啓C(jī)與分布式能源密切相關(guān)，從功率及冷電比例上比較適數(shù)據(jù)中心使用的清潔能源機(jī)組。2012年6月全國(guó)不同城市民用/工業(yè)天然氣價(jià)格

與數(shù)據(jù)中心商業(yè)電價(jià)對(duì)比（10KV電壓）

城市民用氣

工業(yè)氣國(guó)網(wǎng)/南網(wǎng)商業(yè)電價(jià)

氣電價(jià)比（商電/工氣）1、銅川 1.75元/m3 2.3元/m3 0.8531/千瓦時(shí) 2.6962、呼和浩特 1.8元/m3 1.92元/m3 0.734/千瓦時(shí) 2.6153、北京 2.28/m3（03/12/12） 2.84元/m3 0.9/千瓦時(shí)（平均） 3.1554、上海 2.5元/m3 3.89元/m3 0.9/千瓦時(shí)（平均） 4.3225、南京 2.2元/m3 3.39元/m3 0.867/千瓦時(shí) 3.916、深圳 3.5元/m3 4.8元/m3 0.9/千瓦時(shí)（平均） 5.3337、西安 1.98元/m3 2.3元/m3 0.8531/千瓦時(shí) 2.6968、咸陽(yáng) 1.98元/m3 2.3元/m3 0.8531/千瓦時(shí) 2.6969、蘭州 1.45元/m3 1.9元/m3 0.7743/千瓦時(shí) 3.45310、烏魯木齊 1.37元/m3 2.11元/m3 0.684/千瓦時(shí) 3.08411、哈爾濱 2.8元/m3 3.8元/m3 0.926/千瓦時(shí) 4.10312、長(zhǎng)春 2.53元/m3 2.7元/m3(2010) 0.932/千瓦時(shí) 2.89613、沈陽(yáng) 3.3元/m3 3.9元/m3

0.8796/千瓦時(shí) 4.43314、重慶 1.72元/m3 2.24元/m3 0.828/千瓦時(shí) 2.70515、鄭州 2.25元/m3 2.86元/m3 0.7912/千瓦時(shí) 3.97616、廣州 3.45元/m3 4.85元/m3 0.9928/千瓦時(shí) 4.88517、三亞 2.6元/m3 3.8元/m3 0.826/千瓦時(shí) 4.618、無(wú)錫 2.2元/m3 2.8元/m3 0.867/千瓦時(shí) 3.22919、大慶 1.65元/m3 2.1元/m3 0.926/千瓦時(shí) 2.26720、重慶 1.72元/m3 2.33元/m3

0.828/千瓦時(shí) 2.814電價(jià)依據(jù)電監(jiān)會(huì)，氣價(jià)依據(jù)發(fā)改委綠色經(jīng)濟(jì)的尷尬“昂貴的成本隔絕了我們和清潔能源的戀愛(ài)，就像我不能和財(cái)主女兒好一樣。（有感于1942）但是，我們今天看到的第一位的確實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。數(shù)據(jù)中心使用天然氣供能具有經(jīng)濟(jì)性采用燃?xì)馊?lián)供技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)模型依據(jù)：電價(jià)=0.9元/千瓦時(shí)天燃?xì)?2.5元/m3Page

47數(shù)據(jù)中心燃?xì)庵饔媚茉聪到y(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比10兆瓦數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)投資對(duì)比：（備用）柴油內(nèi)燃式發(fā)電價(jià)2000元/KW；冷凍水冷源系統(tǒng)3000元/KW（2000x10000）+（10000/1.6x3000）=3875萬(wàn)（N+1運(yùn)行）燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)+吸收式6500元/千瓦10000/1.6x6500=4063萬(wàn)（N+2運(yùn)行）0.9x10000KWx8760h=7884萬(wàn)（電價(jià)0.8）7446萬(wàn)10000/1.6/3x3.5x8760h=6388萬(wàn)（氣價(jià)2.5）4563萬(wàn)在電價(jià)0.9元/千瓦時(shí)，氣價(jià)3.5元/立方米情況下，10兆瓦數(shù)據(jù)中心年能源成本少1