数据中心（DC）的电能利用率（也称电能效）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，并是数据中心设置的关键性能指标（KPI）之一。之所以设置此指标，是因为数据中心的电能耗量是以非常惊人的数字呈现，这里仅以2017年为例，因为2017年是我国开始大量布局各类型、各规模数据中心时期，截止其年底，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。在此规模的数据中心的数量下，其全年耗电量就超过1200亿千瓦时，约占我国全社会用电量的2%。鉴于此，考核数据中心（DC）的电能利用率（电能效）指标对数据中心的规划设计、运行维护以及评估评价有着重要且必要的作用。
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一、关于PUE
1、PUE的概念
按照国家标准GB 50174《数据中心设计规范》对数据中心的电能利用效率（PUE Power Usage Effectiveness）的定义，是指表征数据中心电能利用效率的参数，其数值为数据中心内所有用电设备消耗的总电能与所有电子信息设备消耗的总电能之比。数据中心内所有用电设备消耗的总电能包括了下表1-1所列的信息设备、冷却设备、供配电系统和其他辅助设施的电能消耗；所有电子信息设备消耗的总电能是指实现信息计算力、网络运载力、数据存储力等相关功能的数据中心IT设备（具体种类也见表1-1）的总电能消耗。根据其定义数据中心的电能利用效率（PUE）的计算公式应为：
PUE = 数据中心的总耗电量（PTotal）/ 数据中心IT设备的耗电量（PIT）
表 1-1：数据中心内所有用电设备列表
此定义下的此式，数据中心的电能利用效率（PUE）的取值范围应为1.0~∞，现实显然应追求PUE接近于1。PUE用以直观的反映数据中心的电能的使用用的好不好，有多少电能耗用在了非IT设备上，这是基于用在IT设备的电能耗为有效能耗的基本前提。PUE值的大小仅反映用在非IT设备上电能消耗的高低情况。PUE值越大，表明数据中心除IT设备之外的其它设备所消耗的电能越大，数据中心的电能利用效率越低。
2、PUE能效的限定等级
数据中心的能效限定值是指在规定的测试条件下数据中心电能比的最大允许值。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其信息设备的耗电量的比值，用来表征数据中心电能利用效率（PUE）。因此，数据中心的能效等级分级基于数据中心的电能比（PUE）值的量级定出的，分为1级、2级和3级共三个级别，其中1级表示能效最高，即PUE值最小（规定为1.2）。而数据中心的能效等级限定值，即各等级能效规定的PUE值。数据中心能效等级限定值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，进行能耗计量、能效计算和考核。
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3、PUE的测试方法与计算方法
数据中心PUE的测量方法是指运用统一的方法，对数据中心及其子系统耗电进行测量，包括测量范围、测量点的选择、测量参数的处理和测量设备要求等。因为大多数数据中心负载电功率特性为非恒定功率，所以用电量数据的标准取得方法是使用电能计量仪表统计的方式而不是使用功率表以抽样法测量的方式获得。数据中心制冷能耗是数据中心除信息设备能耗外最大的能耗，也是影响 PUE 的最重要因素，由于存在数据中心制冷能耗季节性波动，所以PUE 统计以一年为一个标准周期。数据中心电能能效统计范围应符合GB 50174中相关规定要求。在数据中心实际运行负载条件下，在一年内选取若干不同时段，该时段应至少包含1个下表1-3 所规定的 a~ e 特性工况点，分别连续测量数据中心总功率和信息设备功率。在制冷和信息系统稳定状态下，连续测量不小于 12 h，其间多次测量的时间间隔不应大于 2 min。测试期间，所测数据中心服务器数量以及冷却和配电等基础设施设备不得做变更，制冷模式不做切换。
表 1-3：数据中心PUE测试工况
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在计算时，按前述PUE的计算公式进行计算，一是计算全年耗电量测算的数据中心电能比全年测算值（无因次）；二是计算 5个特性工况点方法测算的数据中心电能比特性工况法测算值（需要考虑5个特性工况校准值即算数平均值）。这两种计算结果测算值用以判定该数据中心是否满足PUE能效等级的限定值。
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二、关于EEUE
1、EEEUE的概念
数据中心的电能使用效率（EEUE，Electric Energy Usage Effectiveness），按照国家标准GB/T 32910中的定义是：同一时间周期内，数据中心总电能消耗量与信息设备电能消耗量之比。数据中心总电能消耗是指维持数据中心正常运行所消耗所有电能的总和，包括信息设备、制冷设备、供配电系统和其他辅助设施的耗电量；数据中心信息设备电能消耗是指数据中心内各类信息设备所消耗电能的总和。根据其定义数据中心的电能使用效率（EEUE）的计算公式应为：
EEUE = 数据中心的总电能消耗量（ETotal）/ 数据中心信息设备的电能消耗量（EIT）
同样，由于数据中心存在配电损耗及制冷系统能耗，EEUE 值计算结果不会小于1。同PUE值一样，其取值范围为1.0~∞。
2、EEUE的等级分级
数据中心的EEUE等级分级是基于EEUE修正值（EEUE修正值，见下述介绍）给出的。按照计算出的EEUE修正值值的大小，将数据中心的电能效等级分为一级（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。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。
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3、EEUE的测量方法与计算方法要求
数据中心EEUE的测量方法同样运用统一的方法（同上述PUE），对数据中心及其子系统耗电进行测量，用电量数据的标准取得方法也是使用电能计量仪表统计的方式。数据中心制冷能耗是数据中心除信息设备能耗外最大的能耗，也是影响 EEUE 的最重要因素，由于存在数据中心制冷能耗季节性波动，所以 EEUE 统计以一年为一个标准周期。数据中心电能能效统计范围应包括 GB/T 2887中规定的主要工作房间和第一类辅助房间，不包括第二类辅助房间和第三类辅助房间。
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数据中心EEUE的测量方法分为标准能耗测量方法和短时能耗测量方法。标准能耗测量方法是指对用于计算数据中心EEUE 的各系统的电能能耗进行周期为一年的连续不断的测量。短时能耗测量方法是指应使用移动式电表或有电能计量功能的电能表对用于计算数据中心 EEUE的各系统的电能能耗进行每季节不少于两次的测量，测量各点的时间起始点及测量周期应同步一致。
EEUE的计算应使用前述EEUE的计算公式进行计算。但是，在采用标准能耗测量方法时引入了EEUE实测值（EEUE实测值）和电能使用效率EEUE修正值（EEUE修正值）之概念，因为要计入数据中心EEUE计算各种影响因素的调整值。下表2-3具体介绍了5种因素，包括数据中心采用的制冷技术、负荷使用率、安全等级、使用性质、所处地域的气候环境等因素。在采用短时能耗测量方法时直接使用EEUE实测值（EEUE实测值）进行计算，但此时的计算结果仅能适用于指导数据中心自身能效提升活动, 不适用于不同数据中心的电能能效比较和能效等级评定。
表 2-3：EEUE值计算考虑的影响因素
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三、PUE与EEUE的使用异同
由上述PUE与EEUE的定义与计算公式可以看出，两者的概念与含义是相同的，同是用于表示数据中心的电能效率，它们与数据中心基础设施紧密相关，体现了 数据中心整体能耗与 IT 设备能耗之间的关系（不是数据中心生产效率的衡量指标）。但在使用上和计算上等方面表现出不同，其异同点具体详见下表3-1。
表 3-1：PUE与EEUE的使用异同
据此，人们常用PUE来表征数据中心的电能效率，在于：一是在政策引导方面，国家行政管理机关把PUE指标作为数据中心新建或改扩建时的准入门槛，以引导数据中的电能效利用。下表3-2汇总了国家相关管理文件中对电能利用效率（PUE）提出的要求（包括按年度逐步提高的要求）；二是在规划设计方面，从设计源头阶段就把PUE作为关键约束指标（等级限值），推动采用更高效的供电系统和制冷方案；等等。而对于EEUE，在数据中心的电能效率实际计算时常用EEUE，因为此时计算的能效值更精准、更符合实际（采用标准能耗测量方法）。下表3-3对EEUE的更多益处做出了说明。
表 3-2：国家主管部门相关管理文件中对数据中心的PUE指标要求
表 3-3：EEUE的更多益处说明
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数据中心的电能利用率（PUE或EEUE）即电能效指标是数据中心设置的关键性能指标（KPI）之一，数据中心设置了其它的关键性能指标（KPI），如水资源使用效率（WUE）、可再生能源利用率（REF）等等。
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