一、引述
1、关于数据中心的电能消耗
数据中心（Data Center）已成为我国重要的关键信息基础设施，在数字中国战略中发挥着重大作用。目前，在我国的政策的引领与市场需求的双驱动下，其数据中心的布局建设已遍布我国东西南北中，以2017年为例，截止到年底，其各类应用的在用数据中心28.5万个，机架总规模达到了479万架。然而，对于数据中心的发展，面临着一个突出的、不可忽视的问题就是数据中心的电能消耗问题。这是因为，数据中心内放置安装有大量地IT设备（服务器设备、网络设备、存储设备等）和辅助设施（动力设备、空调及制冷设备、消防设备、环境与安防监控设备、照明等其它配套设施），关于数据中心的耗电设备的种类详见下表1-1。因此，其数据中心耗电量是个非常惊人的数字，仍以2017年为例，在如此规模的数据中心的数量下，其全年耗电量超过1200亿千瓦时，约占我国全社会用电量的2%。鉴于此，有效提高数据中心的电能利用效率，大力实施绿色数据中心建设势，是在必行且刻不容缓的。
表 1-1：数据中心耗电的设备详细分类
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对于数据中心的电能消耗是一个无可争辩的现实问题，数据中心的存在它必然要耗电。然而，实质上，数据中心中IT设备的耗能才是数据中心中有意义的能耗。因此，人们把数据中心的总耗电量与数据中心IT设备耗电量的比值称为数据中心电能利用效率（PUE）。鉴于此，提高数据中心电能利用效率（PUE），成为数据中心节能绿色建设的重中之重。
2、关于数据中心的电能利用效率（PUE）
数据中心的电能利用效率（PUE，Power Usage Effectiveness）是国内外数据中心普遍采用和接受的一种衡量数据中心基础设施能效的综合指标。根据其定义，PUE计算公式应为下式。PUE的实际含义，是计算在提供给数据中心的总电能中，有多少电能是真正用到IT设备上。
PUE = 数据中心的总耗电量（PT）/ 数据中心IT设备的耗电量（PIT）
数据中心的总耗电量（PT）是维持数据中心正常运行的所有耗电，包括表1-1中的IT设备、制冷设备、供配电系统设备和其它设施的耗电量的总和。注意，如果数据中心所在建筑同时用于办公室等其它用途，则办公室等所消耗的电能不包括在PT之中。数据中心IT设备的耗电量（PIT）应是包括表1-1中所指IT设备用电量的综合。
数据中心的电能利用效率（PUE）简单易于操作，只需分别测量出数据中心总耗电和IT设备耗电，就能立即计算出整个数据中心的PUE值。PUE指标是作为衡量数据中心能效的量化标准，其主要作用详见下表1-2。根据PUE的定义。PUE的取值范围应为1.0~∞，PUE值越大，表明数据中心除IT设备之外的其它设备（见表1-1）所消耗的电能越大；数据中心的电能利用效率越低。
表 1-2：PUE指标的作用
二、数据中心的电能能效等级
在我国国家标准GB/T 32910.3《数据中心 资源利用 第3部分：电能能效要求和测量方法》中，对数据中心电能能效的等级做出了规定。
1、相关概念
GB/T 32910.3标准规定的数据中心的电能能效等级是基于电能使用效率EEUE修正值（EEUE修正值）给出的。下表2-1给出了电能使用效率（EEUE，Electric Energy Usage Effectiveness）、电能使用效率EEUE实测值（EEUE实测值）和电能使用效率EEUEP修正值（EEUE修正值）的定义。根据表中定义，数据中心电能使用效率（EEUE）的计算公式应如下式，式中ET和EIT的单位为千瓦时（kW·h）。
表 2-1：电能使用效率EEUE的术语与定义
EEUE = 数据中心的总电能消耗（ET）/ 数据中心IT设备的电能消耗（EIT）
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之所以出现电能使用效率EEUE实测值（EEUE实测值）和电能使用效率EEUE修正值（EEUE修正值）之分，是因为有多种影响数据中心电能使用效率（EEUE）的因素，如：数据中心采用的制冷技术、负荷使用率、数据中心安全等级、所处地域的气候环境等不同所产生的差异。为此，在得到数据中心电能使用效率EEUE实测值（EEUE实测值）后，应根据其影响因素的差异进行调整而得出数据中心的电能使用效率EEUP修正值（EEUE修正值）。
2、数据中心的电能能效等级标准
数据中心的电能能效等级分级，GB/T 32910.3标准给出了一级（节能）、二级（较节能）、三级（合格）、四级（较耗能）和五级（高耗能）共5个级别，是以EEUE修正值为指标，其分级指标标准详见下表2-2。该分级指标标准可以用于分析数据中心电能能效状况，供数据中心设计、建设、运维、改造参考，也可作为数据中心电能能效水平评级的依据。
表 2-2：数据中心的电能能效要求分级表
3、影响EEUE的因素及其调整值
影响数据中心电能使用效率（EEUE）的因素众多，但影响最大的因素包括：数据中心所采用的制冷技术、使用的性质、负荷使用率、安全等级、所处地域的气候环境等，下表2-3-1是对这些影响因素的介绍（包括其因素的分类）。GB/T 32910.3标准直接给出了各种影响因素及其分类的EEUE的调整值，详见下表2-3-2。该调整值是根据影响数据中心的EEUE因素的不同而制定的用于平衡影响因素差异的调整值。在测出数据中心的EEUE实测值数值后减去调整值即可得到EEUE修正值数值。
表 2-3-1：影响数据中心电能能耗和能效的因素介绍
表 2-3-2：EEUE的调整值
在GB/T 32910.3标准中还对数据中心电能使用效率（EEUE）的测量方法和相应的计算方法做出了要求，包括标准能耗测量方法（进行周期为一年的连续测量）和短期能耗测量方法（进行每季节不少于两次的测量）。若要详细了解的请查阅下附件2。
附件 2：GB/T 32910.3-2016《数据中心 资源利用 第3部分：电能能效要求和测量方法》
三、数据中心能效限定值与能效等级
1、数据中心的能效等级
我国国家标准GB 40879《数据中心能效限定值及能效等级》规定了数据中心的能效等级，它是基于数据中心的电能比的量级给出的。数据中心的电能比（Ratio of Electricity Consumption）是指：在统计期内，数据中心在信息设备实际运行负载下，数据中心总耗电量与信息设备的耗电量的比值。数据中心的电能比用来表征数据中心电能利用效率（PUE）。
根据GB 40879标准，数据中心的能效等级分为1级、2级、3级共三级，其中1级表示能效最高（即PUE最高）。各能效等级数据中心电能比数值应不大于下表3-1的规定。本指标用于新建及改扩建的数据中心，以及对采用独立配电、空气冷却、电动空调的数据中心建筑单体或模块单元进行能效计算与考核。
表 3-1：数据中心能效等级指标
2、数据中心能效限定值
数据中心能效限定值为表3-1种能效等级3级。
3、能效等级的统计范围
统计范围为用于保障该数据中心运行的所用电能消耗量，包括表1-1中的所有设备的耗电量，无论其来自市电、备用电源、可再生能源发电、燃气发电及其它单位和设备所供应。应采用仪器仪表对测量期内的所有设备进行测量。
数据中心应符合我国工程建设标准GB 50174中的相关要求，建筑形态可以是一栋或几栋建筑物，也可以是一栋建筑物的一部分。测量和测评的最小单元应独立配电、空气冷却、电动空调的数据中心建筑单体或模块单元。对于几栋建筑物组成的数据中心，应按单体建筑，分开测量和评价。分期建设的数据中心至少应按已建成可评价最小单元测量。
欲具体了解GB 50174标准详细内容的请进入。
在GB 40879标准中还对数据中心电能比的测量方法和计算方法给出了要求，若要详细了解的请查阅下附件3。
附件 3：GB 40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》
四、关于互联网数据中心（IDC）分级中PUE要求
在GB/T 43331《互联网数据中心（IDC）技术和分级要求》标准中，把IDC分级为第一级至第五级的共5个等级（其中，第五级级别的技术要求最高，其它级别依次次之），每一个等级级别都是从IDC的绿色节能性、可用性、安全性、服务能力、算力与算效、低碳六个方面提出分级技术要求的。其中在IDC的绿色节能性技术要求中，每一级都对电能利用效率（PUE）提出了指标要求和质量要求，具体详见下表4。
表 4：GB/T 43331标准关于不同等级IDC的PUE指标要求和PUE质量要求
欲详细了解GB/T 43331标准具体要求的请进入。
五、关于数据中心能效的政策指引要求
为了在我国深入实施绿色数据中心建设、大力提高数据中心的电能利用效率，我国行政主管部门的工信部，在所发布的相关政策文件中，对数据中心的PUE专门提出了要求，以引导我国数据中心不断提高电能利用效率（PUE）。如工业和信息化部等部门联合印发的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》（工信部联节 [2019] 24号）中、工业和信息化部印发的关于《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》中，都对数据中心的PUE指标提出了政策性的指引要求，具体详见下表5。
表 5：国家主管部门相关管理文件中对数据中心的PUE指标要求
欲具体了解我国行政主管部门关于数据中心发展建设管理要求的请进入。
需要指出的是，相关电能能效要求指标是数据中心关键性能指标（KPI）中的一种。
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