電能的使用不是數據中心的典型設計標準，也沒有作為一項開支得到有效管理。在數據中心的生命周期內，盡管電能成本可能會超過包括UPS在內的電源系統的成本，也可能會超過IT設備的成本，但上述情況卻是不爭的事實。出現這種情況的原因如下：

要繳納的電費數額是在費用發生后才知道的，與任何特定決策或操作規程沒有明確的聯系。因此，這些費用被視為是無法避免的。

用于為數據中心的電力成本建模的工具不普及，在數據中心的設計過程中并未廣泛使用。

需要繳納的電費通常不包括在數據中心運營組的責任或預算范圍內。

數據中心的電費帳單可能包含在更大的電費帳單之內，而可能無法單獨提供。

決策者在進行規劃和采購決策的過程中，未獲得有關電力成本影響的充足信息。

APC第114號白皮書將證明上述所有問題均可以并應該得到解決，因為這樣可以為一般用戶節約大量資金。在設計新設施時可以實現最大程度的節約，但現有的和改造的設施也可以實現某種程度的節約。在設計新數據中心的過程中，只需進行簡單且不需成本的決策，便可以節約20-50%的電費；如果系統化進行設計，則可以減少多達90%的電費。

什么是電能消耗成本？

電能成本通常為每千瓦時0.12美元。根據這一成本，每千瓦IT負載的年電力成本約為1，000美元。在典型數據中心的10年生命周期中，這大約相當于每千瓦負載10，000美元的成本。

通常，數據中心所使用的能源約有一半消耗在IT負載上。另一半消耗在包括電源設備在內的網絡關鍵物理基礎設施(NCPI)設備上。這意味著，對于每千瓦IT負載，10年的電力成本約為20，000美元。例如，一個200千瓦的數據中心10年的電能，成本為4，000，000美元。這對于任何組織都是一項巨大的成本，所有IT專業人員都應了解這項開支的去向，并知道它是可以避免的。

能源消耗在什么地方？

數據中心使用的能源只有大約一半甚至不足一半消耗在IT負載上。另一半消耗在包括電源設備、冷卻設備和照明設施在內的網絡關鍵物理基礎設施(NCPI)設備上。圖1顯示了典型高可用性數據中心中電能的流向。需要注意的是，數據中心消耗的所有能源最終都會以廢熱的形式排放到室外大氣中。圖1是根據采用2N電源設備和N+1冷卻設備、在大約30%的額定容量下工作的典型數據中心。

根據輸入電能中實際消耗在IT負載上的比例，上述數據中心的效率為30%。若要更詳細地了解電能消耗在什么地方，以及不同類型的設備具有什么樣的負載，請參閱APC113號白皮書“數據中心的電力效率建模”。

效率并不是有效的指標

許多有關電能消耗的討論中都使用“效率”一詞。雖然能夠準確理解諸如“提高效率”等此類詞匯的基本含義，但在技術上使用“效率”一詞對數據中心進行定量評估則會引起混淆。如果使用電能消耗(千瓦)指標而不是效率指標，則會使討論變得明確得多。例如，如果數據中心內兩臺不同設備的效率分別為50%和80%，那么我們不知道如何將其效率合并為一個體現成本的數字。事實上，電力成本實際取決于流經每臺設備的電量。而且，某些設備(如計算機或照明設施)的效率為零，這是一個令人困惑的概念，沒有傳達出有關用電量的定量信息。

相比之下，以電能消耗為指標簡單明了。只要將數據中心內所有設備的能耗加在一起，即可得出總耗電量。如果一臺設備每個月消耗10美元的電能，而另一臺設備每個月消耗20美元的電能，只要將這兩個值加在一起就可以了。

一瓦特的價值

電能以稱為千瓦時(kW-hr)的能量單位進行銷售，它是在1000瓦(1kW)的功率水平下一小時內提供的能量。功率與能量之間的區別對于經濟分析非常重要。功率容量成本是指與提供能量的系統相關的成本，并隨系統的設計功率水平提高而增加。由功率容量產生的成本有很多，例如UPS成本、發電機成本、空調設備成本和配電設備成本。能源成本是指與市電帳單相關的成本。

需要了解的一條關鍵原理是，通過降低能源消耗可以降低與功率容量相關的成本以及能源成本。也就是說，如果一種實施方法在許多情況下可以節約電能，則它也能夠減少NCPI基礎設施成本(主要由負載功率需求引發)。需要了解的另一條相關的關鍵原理是，暫時性降低能源消耗與永久性降低能源消耗是不同的。暫時性節約(例如減負載或服務器電源管理)可以降低電力成本，但未必降低NCPI系統的額定功率和相關的NCPI基礎設施成本。永久性或結構性更改(如高效率服務或高效率UPS系統)可同時降低電力成本和基礎設施成本。表1中闡釋了這些原理并給出了節約價值的示例。

在上面的示例中，數據中心采用2N冗余結構，并在典型的30%負載下工作。需要注意的是，對于非冗余數據中心，節約效果會大打折扣，僅為上面所示的節約額的一半左右。還應注意的是，在一般情況下，進行結構性削減并不能消除所有已安裝的電源和冷卻容量的需求，因此節約效果還會進一步降低。不過，總的來說，可以將結構性節能的效果合理地估計為暫時性節能的兩倍。

此處應該了解的重要一點是，能源消耗降低有兩種形式：一種是只避免能源消耗，但不會降低功率容量需求；另一種是也會降低安裝的功率容量。我們將可避免使用能源但不降低安裝功率容量的節能稱為“暫時性節能”，將可降低安裝功率容量的節能稱為“結構性節能”。另外，數據中心的一個普遍規則是，結構性節能效果約為暫時性節能的兩倍。

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