数据中心与环境如何和谐共处

[摘要]根据调研机构的调查，全球数据中心的能源消耗与航空行业一样多。并且数据中心能耗量将会继续增加。由于能源成本和潜在需求的增长，数据中心...根据调研机构的调查，全球数据中心的能源消耗与航空行业一样多。并且数据中心能耗量将会继续增加。由于能源成本和潜在需求的增长，数据中心电力支出每年至少增长10%。对于部署了更高功率密度服务器的数据中心来说尤其如此。数据中心电力成本目前已经占到运营支出(OPEX)的10%，并且这一数字很可能在五年内提高到15%。

随着越来越多的组织在托管数据中心、超大规模数据中心以及私有/企业内部部署数据中心运行其新的IT系统，提高能源效率至关重要。而且由于多种原因，减少能耗是必不可少的措施。数据中心管理人员正在努力降低电力成本，并提高数据中心基础设施的效率，但并不总是那么容易。

美国自然资源保护委员会最近发布的一份调查报告表明，预计全球数据中心的用电量今后每年将增加约1400亿度，相当于50个大型发电厂的年产量，而美国数据中心每年的电力支出为130亿美元。

但是，不仅仅是大型数据中心能耗增加，很多组织建设的大量分布式计算设施和边缘计算设施也在消耗大量电能。超大规模数据中心通常建设在电力成本较低的地方，通常在偏远地区。而农村或偏远地区使用可靠的电源解决方案可能是一个挑战。而且这些地区的环境条件(例如暴风雨、强风、高温)比较严苛，组织需要采用一些方法和措施为边缘数据中心持续运营提供支持。

在建设和运营数据中心之前，首先了解一下当地的电网和输电系统的运营情况。

电网解决方案和电源可用性

组织在构建边缘计算数据中心、关键基础设施或数据中心解决方案时，必须了解区域电网基础设施。只是因为某个地理区域可以提供充足的电力，并不意味着输送到数据中心的电力并不中断，也并不意味着组织的数据中心具备多个不同来源的电力。

组织需要确定发电站、变电站和数据中心设施电力线路的位置，以及输电系统中的冗余位置。另外，研究最近的区域电力中断事件以了解电力公司的维修时间。在运营关键基础设施时，必须了解其设备的使用时间以及当地电网的安全性和冗余性等指标。组织需要了解当地电力公司的供电能力，以及数据中心的电源可用性。

在对美国28年停电数据的分析中，Climate Central公司的调查表明从上世纪80年代中期至2012年期间电力中断事件增加了10倍。

数据中心的冗余和电源可用性

随着数字经济的发展，将有更多的组织将其业务迁移到云平台中，这些组织将需要更加可靠的电源。因此，如果边远地区只有一条输电线路，那么如何提高数据中心的冗余性和效率?如何确保向边缘计算设施有效地提供稳定的电力?

也许组织无法为核心数据中心或边缘计算数据中心找到可靠的冗余能源。但如果这些是关键系统(例如医疗保健设施)，那么应采取什么样的措施减少停机时间?

天气和气候灾害将影响电力供应

天气对于电源的可用性和可靠性方面起着重要作用。例如森林火灾、地震、洪水、强风和极端温度都可能导致频繁或长期断电。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的调查表明，自从上世纪80年代以来，美国已发生258次天气和气候灾害，每次灾害造成的损失达到或超过10亿美元。虽然其规模并不是很大，但实际上几乎每周在美国某处就会出现恶劣天气。这些事件通常会破坏脆弱的电网，并导致电力中断数小时甚至数天的时间。

不幸的是，如今极端天气事件变得越来越频繁、更加剧烈，并且造成的损失更大。根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的调查数据，2019年，美国发生了14起天气和气候灾难事件，每起灾害带来的损失超过10亿美元。而从1980年到2019年，每年平均发生6.5起损失10亿美元以上的灾害事件，最近五年(2015年至2019年)的年平均灾害事件数为13.8起。

Climate Central公司发布的调查报告发现，恶劣天气是造成美国电力中断的一个最主要原因，并且美国与天气有关的停电事件呈上升趋势。Climate Central公司在对美国28年停电数据的分析中指出，从上世纪80年代中期到2012年，美国大规模停电次数增加了10倍。

为了应对电力中断，政府、企业和区域电力供应商应该寻求可靠的能源替代解决方案，例如微电网，以确保其关键基础设施正常运行。美国能源部(DOE)电力办公室已经拥有全面的方案组合，这些方案的重点是微电网的开发和实施，以进一步提高电网的可靠性和弹性。微电网可以帮助社区更好地为未来的天气事件做准备，并朝着更清洁的能源战略迈进。

美国能源剖电力办公室表示，创建微电网计划的目标是开发可扩展的微电网，微电网能够提供传统电力解决方案相媲美的成本，将所需负荷的停电时间减少98%以上，同时将碳排放量减少20%以上，并将电力系统能源效率提高20%以上。

很多组织已经在采用微电网解决方案，以帮助应对电力需求，创建更具弹性的电力系统并改善基本电力服务。然而，并不是所有的微电网都是一样的。如果认为微电网只是为了取代备用发电机，那么可能会错过微电网提供的一些好处。