從容應對數據中心PUE的政策壓力.pdf

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1、Internal從容應對數據中心PUE的政策壓力Confidential Property of Schneider Electric 張武平18515510682售前應用專家施耐德電氣關鍵電源業務部InternalPage 2Confidential Property of Schneider Electric|從容應對數據中心PUE的政策壓力目錄目錄一、一、PUE政策壓力和降低路徑解讀政策壓力和降低路徑解讀二、二、低低PUE值應對之策值應對之策Internal一、一、PUE政策壓力和降低路徑解讀政策壓力和降低路徑解讀InternalPage 4Confidential Property o

2、f Schneider Electric|全球低碳可持續發展的大背景應對全球氣候變化、碳達峰&碳中和全球平均氣溫升幅：1.52021 G20峰會羅馬特雷維噴泉“許愿池”InternalPage 5Confidential Property of Schneider Electric|數據中心綠色低碳低PUE值的政策研讀加快推廣應用高效節能技術、裝備和產品。編制和公告了國家綠色數據中心先進適用技術產品目錄到2022年 新建大型、超大型數據中心電能使用效率值1.4以下基本淘汰高能耗老舊設備應用水資源利用效率和清潔能源比例大幅提升2019-01工信部國家機關事務管理局國家能源局關于加強綠色數據中心建

3、設的指導意見工信部公告2020年第20號加快綠色節能技術改造（“十四五”期間PUE值需降至1.3以下）提高全省數據中心整體能效水平。關于明確全省數據中心能耗保障相關要求的通知2021-4月廣東省能源局2020-10工信部 GB 40879-2021數據中心能效限定值及能效等級 *對采用獨立配電、空氣冷卻、電動空調的數據中心建筑單體或模塊單元，進行能耗計量、能效計算和考核。*數據中心電能比的能效等級分1/2/3級，1.20/1.30/1.50，能效限定值為3級。2021-10國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會2021年10月18日國家發展改革委工業和信息化部生態環境部市場監管總局國家能源局

4、*鼓勵重點行業利用綠色數據中心等實現節能降耗。*新建大型、超大型數據中心電能利用效率不超過1.3。*到2025年，數據中心電能利用效率普遍不超過1.5。關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見截止到2 0 1 9年底，國內大型數據中心的年均PUE 已降低至1.55InternalPage 6Confidential Property of Schneider Electric|政府對項目節能審查各地區節能審查情況地區廣東北京上海四川項目名稱粵港澳大灣區一體化算力網絡國家樞紐節點中國電信韶關算力調度騰訊清遠清城云計算數據中心鵬城國家實驗室“鵬城云腦”網絡智能重大科技基礎設施遠洋京北云計算大

5、數據創新應用基地北京大興信創智能家居物聯網云縱橫啟云云計算數據中心工程崇明區智慧島大數據云計算中心厚友金融云數據中心騰訊長三角AI超算中心及數據中心綜合體一期“云上天府”云計算中心金茂綠建東部新區智慧能源中心成都智算中心一期機架數量(個)560600402N/AN/AN/AN/AN/AN/A1428（折標架2856）23641292機架功率(KW)87.2折標架14370N/AN/AN/AN/AN/AN/A510N/AN/A年綜合能耗(噸標準煤（當量值）)4802.614958.1332204971111757126952200122410192549122.3114767.05 7426.5

6、0年電力消耗量(萬千瓦時)3881.784007.3926192N/AN/AN/A1784718222236687422.5512015.56042.72數據中心效率PUE（KW/KW)1.24891.247（電源使用效率）1.2041.1911.1981.291.251基準能源效率，1.221綜合PUE1.285基準能源效率，1.257綜合PUE1.286基準能源效率，1.263綜合PUE1.25，電能利用效率1.29電能使用效率，1.23修正后的電能使用效率EEUE1.288電能使用效率，1.228修正后的電能使用效率EEUE審查日期2022-05-072022-01-112022-05-

7、242022-05-252022-04-272019-04-232021-12-302021-09-032021-04-132022-04-242022-03-092021-12-291.251.201.301.30Internal數據中心電能比PUE解構 PUE值=數據中心總耗電量/數據中心IT設備耗電量(PUE 2.13=100%/47%)制冷空調系統制冷空調系統(41%)制冷因子pPUE值=制冷耗電量/輸入IT設備耗電量(pPUE 0.87=41%/47%)數據中心耗電量測量點示意圖（國家標準 GB 40879-2021數據中心能效限定值及能效等級）制冷和供配電是降低PUE值的兩大關鍵系

8、統InternalPage 8Confidential Property of Schneider Electric|重構數據中心物理基礎設施，降低PUEIT負載率PUE傳統數據中心：傳統數據中心：滿載滿載PUE較低較低投運初期負載率低，投運初期負載率低，PUE遠高于滿載值遠高于滿載值數據中心外側干球溫度3525155-5溫度全年時間分布系數（城市：廣州）12.7%54.0%28.3%5.0%0.0%溫度全年時長分布h1113473024794380數據中心內側干球溫度18271827182718271827空調能效比EERKW/KW*低*較低*高*很高*很高空調PpueKW/KW*很高*較高

9、*低*很低*很低制冷全年pPUEKW/KW綜合全年（按溫度全年分布）UPS供配電pPUEKW/KW基本不變基本不變基本不變基本不變基本不變UPS供配電全年pPUEKW/KW綜合全年（基本不變）PUE(數據中心電能比）KW/KW綜合全年解析解析PUE值計算與城市氣象：值計算與城市氣象：模塊化架構模塊化架構模塊數據中心模塊數據中心UPS設備設備供配電設備供配電設備空調設備空調設備高效平滑效率曲線高效平滑效率曲線UPS設備設備超級旁路超級旁路E變換變換重構效率曲線重構效率曲線匹配輕載高效匹配輕載高效冷水機組冷水機組精密空調精密空調水泵水泵集中濕膜加濕及加濕集中濕膜加濕及加濕重構數據中心：重構數據中心

10、：極致設計：極致設計：極致極致熱通道封閉氣流管理熱通道封閉氣流管理 極致的風側極致的風側/水側溫度設置水側溫度設置 極致匹配城市溫度分布特征極致匹配城市溫度分布特征最佳架構至低最佳架構至低PUE 提升全年空調能效提升全年空調能效EER 全生命周期最佳電能利用效率全生命周期最佳電能利用效率Internal傳統下送風+自然回風傳統上送風+管道送風下送風+冷通道封閉（自然回風）下送風+熱通道封閉（吊頂回風）重新認識氣流管理 空氣調節系統的兩大關鍵：氣流組織設計+空調設備系統方式 氣流組織：隔離冷/熱通道+盲板+降低風阻（設備側、送風路徑）行級水平送風+冷通道封閉行級水平送風+熱通道封閉高效極致的氣流

11、管理確保IT區域合理溫濕度范圍GB50174-2017InternalPage 10Confidential Property of Schneider Electric|大中小型數據中心電能比PUE 值應對目標項目單位超大型數據中心大型數據中心中型數據中心小型數據中心微型數據中心2.5KW標準機架個10000200010000 10002000 2001000 200可架構的PUE目標 KW/KW1.301.301.301.301.25 1.25GB能效等級級別2級能效2級能效3能效2級能效2級能效Internal二二、低低PUE值應對之策值應對之策InternalPage 12Confid

12、ential Property of Schneider Electric|PUE值目標/實現路徑PUE1.5PUE1.35PUE1.3PUE1.25PUE1.20制冷暖通室內氣流管理機柜冷/熱通道布局+冷通道封閉機柜冷/熱通道布局+熱通道封閉機柜冷/熱通道布局+熱通道封閉機柜冷/熱通道布局+熱通道封閉機柜冷/熱通道布局+熱通道封閉熱通道封閉液冷空調類型房間級CRAH N+20%N配置（送回風工況18/29）房間級CRAH N+20%N配置，熱備運行（送回風工況21/32）1、高溫節能型InRowN+20%N配置及熱備運行（送回風工況22/35）2、房間級CRAH N+33%N配置，熱備運行（

13、送回風工況21/32）1、高溫節能型InRowN+33%N輕載配置及熱備運行（送回風工況26/38）2、低風阻風墻+吊頂回風3、高水溫、高溫差CRAH1、高溫節能型InRowN+40%N輕載配置及熱備運行（送回風工況26/38）2、低風阻風墻+吊頂回風3、高水溫、高溫差CRAH間接蒸發節能變頻機組+吊頂回風除濕加濕集中濕膜加濕除濕集中濕膜加濕除濕 集中濕膜加濕集中濕膜加濕集中濕膜加濕室外冷水機組高溫風冷冷水機組（關鍵技術：螺桿/離心機&供回水工況12/18）1、高溫風冷冷水機組（供回水15/21）2、自然冷卻節能型冷水機組高溫磁懸浮變頻風冷冷水機組（供回水15/21）水冷冷水機組+冷卻塔+冷卻

14、水泵（關鍵技術：變頻磁懸浮離心&供回水工況18/24+低逼近度冷卻塔&變頻風機控制+變頻驅動控制；變頻輕載配置（2NN+33%N熱備節能）水冷冷水機組+冷卻塔+冷卻水泵（關鍵技術：變頻磁懸浮離心&供回水工況18/24+低逼近度冷卻塔&變頻風機控制+變頻驅動控制；變頻輕載配置（2NN+33%N熱備節能）+自然冷卻節能（板式換熱器）冷水機組+干冷器冷凍水泵變頻驅動變頻驅動變頻驅動變頻驅動&熱備控制變頻驅動&熱備控制其它節能技術N/A高效機房群控高效機房群控高效機房群控+智慧運維 高效機房群控+智慧運維供配電UPS/HVDC高效UPS超級旁路E變換超級旁路E變換超級旁路E變換超級旁路E變換高效UPS

15、高效UPS變壓器&低壓配電 干式變壓器干式高效變壓器干式高效變壓器干式高效變壓器干式高效變壓器干式變壓器干式變壓器輔助設施（含照明、弱電）LED節能燈LED節能燈LED節能燈及智能燈控LED節能燈及智能燈控LED節能燈及智能燈控LED節能燈LED節能燈合計PUE(制冷暖通+供配電）低至1.48（0.395+0.065）低至1.35（0.316+0.022）低至1.29（0.261+0.022）低至1.24（0.212+0.022）低至1.19(0.162+0.022)低至1.17(0.095+0.065)低至1.17(0.095+0.065)大中型數據中心低PUE解決之道InternalPag

16、e 13Confidential Property of Schneider Electric|高效節能產品PUE 1.25的關鍵技術路徑SCB13 NX1變壓器樹脂澆注干式損耗:0.65%降耗率:10%+pPUE:0.008VL UPS超級旁路E變換損耗:1%降耗率:75%+pPUE:0.011BCWC水冷冷水機組變頻無油磁懸浮離心能效比EER:9.79降耗率:20%+pPUE:0.108RC冷凍水型行級空調無級調速熱備能效比EER:21.05降耗率:30%+pPUE:0.048FC風墻節能技術能效比EER:16.9降耗率:25%+pPUE:0.063基準：模塊化架構 480個，5KW IT

17、機柜，IT用電 2400KW電費1.00RMB/KW.hPUE：1.48電費節?。?836萬元（全生命周期）CO2：減少48210 Ton（全生命周期）降至1.25InternalPage 14Confidential Property of Schneider Electric|高水溫磁懸浮變頻節能型水冷冷水機(3用1備+熱備運行）供回水7/12供回水18/24節能效果EER能效比(制冷量/消耗功率)5.3308.260能效提升55.0%制冷因子0.1880.121PUE降低值0.067Turbocor無油磁懸浮變頻高水溫節能型水冷冷水機冷凍水溫提高11，降低pPUE值0.06+；冷卻水溫降

18、低6，降低pPUE值0.03+。高水溫磁懸浮變頻節能型水冷冷水機(3用1備+熱備運行）供回水7/12供回水18/24節能效果EER能效比(制冷量/消耗功率)6.44011.008能效提升70.9%制冷因子0.1550.091PUE降低值0.064冷卻水進出水工況：33/38冷卻水進出水工況：27/32高逼近度節能冷卻塔，廣州地區Ts25：80%+時長5.338.266.4411.010510157/1218/24EER能效比曲線33/3827/32共降低pPUE值0.09+*基于機型BCWC1604供冷1300KWInternalPage 15Confidential Property of

19、Schneider Electric|高水溫行級空調冗余40%，降低pPUE值0.013降低pPUE值0.013項目單位40KW(100%)28.6KW(71.4%)節能效果投運臺數臺575用2備，熱備運行總冷量KW200200供冷量不變單臺耗電KW1.90.6單臺耗電減少68.4%總耗電KW9.54.2總耗電減少55.8%綜合EERKW/KW21.128.6能效提升35.7%制冷因子KW/KW0.0480.035PUE值降低0.013*基于機型ACRC602供冷40KW選型工況：供回水18/24；送風風26/38InternalPage 16Confidential Property of

20、Schneider Electric|支持高水溫（20-30），冷源系統制冷效率更高，更加節能 高水溫，自然冷卻的更長時間使用創造了先決和有利條件 冷凍水大溫差（10），更低流量、冷凍水泵功率 風機下沉安裝+斜板型或X型換熱盤管，更大換熱面積，超大制冷量高水溫、大溫差房間級空調實現冷凍水系統冷凍水溫提高、冷凍水大溫差，降低整體pPUE值InternalUPS E變換(Econversion)-降低PUE值0.035+雙變換運行模式 模塊化設計 混合變換技術，減少開關損耗 低負載時具備超高效率，適應2N等架構 效率超過97%以單臺500KVA UPS滿載時為例，相對于傳統UPS，每年可節省電費3

21、2,789元；最大可減少碳排放39.35噸。Econversion運行模式 滿足IEC 62040-3 Class 1 輸出標準 濾除諧波、矯正功率因數；進行電池管理 效率超過99%以單臺500KVA UPS滿載時為例，每年可節省電費90,140元；最大可減少碳排放108.17噸。BatteryDC/DCPFC RecfifierInverterLoadAC inAC inBypass SwitchBatteryDC/DCPFC RecfifierInverterLoadAC inAC inBypass Switch在線雙變換E變換電壓調節頻率調節電池充電不間斷切換主路功率因數校正旁路功率因數

22、校正效率:*97.0%*電壓調節頻率調節電池充電不間斷切換主路功率因數校正旁路功率因數校正效率:*99.0%負載通過在線雙變換方式進行供電負載直接通過旁路市電進行供電，但是逆變器并行運行中共同保護負載*基于Econversion效率99%，雙變換模式效率96.2%；電費按0.7元/kWh；CO2排按照0.84kg/kwh*Galaxy VL效率97.2%，其他UPS效率96.2%；電費按0.7元/kWh；CO2排放按0.84kg/kwh供配電因子0.033供配電因子0.011InternalPage 18Confidential Property of Schneider Electric|小

23、型數據中心低PUE解決之道熱通道封閉+Eco自然節能型房間級+E變換(Econversion)UPS+E高效變壓器數據中心外側干球溫度 3525155-5城市：廣州12.7%54.0%28.3%5.0%0.0%溫度全年時間分布-廣州 h1113473024794380數據中心內側干球溫度-送風/回風21/3221/3221/3221/3221/32Eco節能型EER（含自然冷卻）KW/KW2.6553.3317.24011.30014.960制冷全年pPUE-KW/KW0.268UPS供配電全年pPUEKW/KW0.022全年PUE(數據中心電能比）KW/KW1.290PUE：1.48 降低至

24、1.29WUE：水耗接近0（閉式循環）基準：200個，4KW IT機柜，電費1.00RMB/KW.h；集中除濕和加濕電費節?。?6.5萬/年CO2：減少812 Ton/年其它：初投資增加+、優化投資；適應復雜安裝環境；安裝和運維略復雜。北京：全年PUE值1.208上海：全年PUE值1.232韶關：全年PUE值1.249成都：全年PUE值1.221（全國一體化算力網絡國家樞紐節點）InternalPage 19Confidential Property of Schneider Electric|小型數據中心低PUE解決之道Eco自然節能型房間級機組 廣州地區pPUE可低至0.27（河北地區全年

25、節能率可達46%）采用自由節能系統和未采用該系統的機組年耗能量消耗比（穩定負載，環境溫度24度，50%R.H.時TDER1822A+2XRAL3600與TDWR1822A+2XRAL3600-法蘭克福）中國聯通河北配置4040臺臺EcoEco自然節能型精密空調自然節能型精密空調TDEV0721（配RAL1500）12臺TDEV1422（配RAL2300）18臺TDEV1822（配RAL3600）3臺TDEV2242（配RAL3600）4臺TDEV2842（配RAL3600）3臺青島機場InternalPage 20Confidential Property of Schneider Elect

26、ric|小型數據中心低PUE解決之道熱通道封閉+第二代直流無刷變頻型房間級精密空調+E變換(Econversion)UPS+高效變壓器數據中心外側干球溫度 3525155-5廣州12.70%54.00%28.30%5.00%0.00%溫度全年時間分布-廣州 h1113473024794380數據中心內側干球溫度-送風/回風21/3221/3221/3221/3221/32直流無刷變頻型EER KW/KW3.7374.8055.5225.5225.522制冷全年pPUEKW/KW0.218UPS供配電全年pPUEKW/KW0.022全年PUE(數據中心電能比）KW/KW1.240基準：200個，

27、4KW IT機柜，電費1.00RMB/KW.h集中除濕和加濕PUE：1.48 降低至1.24WUE：水耗接近0（閉式循環）電費節?。?68萬/年CO2：減少1026 Ton/年其它：初投資增加+、優化投資；安裝和運維較簡單。北京：全年PUE值1.228上海：全年PUE值1.231韶關：全年PUE值1.226成都：全年PUE值1.232（全國一體化算力網絡國家樞紐節點）InternalPage 21Confidential Property of Schneider Electric|iMDC Pod微模塊數據中心低PUE解決之道DC變頻行級精密空調+E變換(Econversion)UPS基準：

28、20個，5KWIT機柜，配置150KW UPS，變壓器損耗不計入（采用大樓的）。制冷量需求105KW，以ACRD602參數，3用1備，4臺熱備份輕載高效運行，35回風，出風20，制冷量26.3KW/臺（最大能力42KW/臺40.6回風）電費1.00RMB/KW.hPUE：1.48 降低至1.22WUE：水耗接近0（閉式循環）電費節?。?2.8/年CO2：減少139Ton/年其它：初投資增加+、優化投資；安裝和運維較簡單。北京：全年PUE值1.193上海：全年PUE值1.201韶關：全年PUE值1.206成都：全年PUE值1.197（全國一體化算力網絡國家樞紐節點）數據中心外側干球溫度35251

29、55-5全年溫度分布系數-廣州12.70%54.00%28.30%5.00%0.00%溫度全年時長分布-廣州h1113473024794380數據中心內側干球溫度-送風/回風20/4020/4020/4020/4020/40SCOPKW/KW3.6004.9005.9007.2007.300制冷PpueKW/KW0.2780.2040.1690.1390.137制冷全年pPUE-修正KW/KW0.210UPS供配電全年pPUEKW/KW0.011全年Ppue(數據中心電能比）-采用E變換KW/KW1.221InternalPage 22Confidential Property of Schn

30、eider Electric|PUE可達1.21iMDC One微模塊數據中心低PUE解決之道以上來自施耐德電氣內測數據采用智能微型數據中心IMDC One，1個標準42U高IT機柜，3臺單機功耗1000W HP DL580服務器能耗測點圖示InternalPage 23Confidential Property of Schneider Electric|間接蒸發冷卻機組 液冷技術（冷板、浸沒式）氟泵技術 風墻技術 熱管背板 頂置式OCU 新能源&鋰電池儲能及扛峰系統 飛輪儲能裝置 數字化智慧運維&能源群控技術業內其它低碳高效綠色的技術綜合技術解決低碳和低PUE難題間接蒸發冷卻機組液冷技術頂

31、置式OCU智慧運維和群控儲能系統Internal施耐德電氣數據中心低碳制冷解決方案房間級制冷外側空氣間接蒸發冷卻機組輔助直流變頻機械制冷行級制冷高水溫InRowDC變頻型輕載群控氣流管理 改進能效 提高密度冷機和散熱裝置變頻磁懸浮離心機組風冷自然冷卻機組EC風機無極散熱管理完全群控集成優化機房空調和冷水機組房間級制冷高水溫CRAHEco自然節能型CRAC二代直流變頻型CRAC頂置式OCU 自然對流0風機消耗Internal施耐德電氣助力高可用性低碳低PUE綠色數據中心規劃技術白皮書權衡計算工具在線設計工具CFD預驗證Internal施耐德電氣數據中心低碳之路降低數據中心能耗，減少二氧化碳排放制

32、冷供配電E變換超高效UPS高效中低壓設備電能質量及諧波分析關鍵電力功率因數校正智能化LED燈控綠電新能源儲能系統：扛峰&削峰填谷降低電耗&提高電能質量極致的氣流組織管理極致的系統架構高效空調設備極佳的運行工況自然冷卻變頻驅動控制液冷技術CFD熱像評估提高制冷效率能效管理&智慧運維數字化能源管理機房群控系統提高運維水平Internal第27頁2022 施耐德電氣版權所有|施耐德電氣積極應對碳中和間接排放Indirect EmissionsScope 2Scope 1Scope 3間接排放購買電力、熱源時所產生的排放(市政供電/城市供熱或制冷/新能源）直接排放使用燃料和生產過程中所直接產生的排放（天然氣/油/SF6）直接排放Direct EmissionsScope2之外的間接排放（原料采購、產品運輸、使用、廢棄、員工通勤、差旅等）Scope2 之外的間接排放Indirect Emissions except Scope 2202520302050實現運營層面的“碳中和”目標實現運營層面的“零碳”目標實現端到端的“零碳”目標Scope 1+Scope 2Scope 1+Scope 2Scope 1+Scope 2+Scope 3碳中和的范圍碳中和的目標碳中和的途徑節能減排綠能替代供應鏈脫碳Internal