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如何为世界500强银行数据中心“退烧”?国双智慧能源方案小试牛刀

Time:2021-01-13

数据中心是数字基础设施的重要载体。2020年,数据中心建设被中央正式列入新基建战略,被视为“新基建的基础设施”、经济高质量发展的“数字底座。截至2019年底,我国数据中心数量约为7.4万个,占全球数据中心总量的23%。


然而随着数据流量呈指数增长,数据中心设备功耗也在不断攀升,电能消耗数目弥巨和运营成本居高不下的问题愈发凸显。据相关数据显示,目前我国数据中心年耗电量已经达到社会耗电总量的2%,比三峡大坝的年发电量还高出30%。


2019年2月,工信部发布《三部门关于加强绿色数据中心建设的指导意见》,明确提出到2020年,新建大型、超大型数据中心的PUE值要达到1.4以下。节能减排,降低数据中心的能耗,进一步限制PUE值,成各行各业工作重点。


PUE(Power Usage Effectiveness的简写)=数据中心总能耗/IT设备能耗,其中数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷、配电等系统的能耗,其值大于1,越接近1表明非IT设备耗能越少,即能效水平越好。


数据统计,数据中心能源侧的碳排放核算,主要来自于IT设备及基础设施的电力消耗,在数据中心能耗结构中,主设备耗电占45%~55%,空调设备占35%~45%,电源及其他设备占10%~15%。节能降耗无疑是数据中心的重中之重,而空调制冷系统又是降低数据中心基础设施能耗的关键所在。


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与耗电量居高不下形成反差的是,传统数据中心的能源效率却一直无法有效提升,整体水平处于偏低的状态。如何给数据中心“退烧”,构建绿色节能、高效稳定的新型数据中心?这既是国家能源战略所指,也是企业承担社会责任和实现降本增效的关键。




空调能耗成为数据中心高PUE的“原罪“


让我们从国双新近完成的一个智慧能源项目中来寻找答案。


银行作为数据中心的核心应用领域,在聚焦安全可靠合规以及保障业务连续性方面,一直引领数据中心发展潮流。该银行为全球品牌价值500强、中国六大银行之一、领先的大型零售商业银行。其数据中心中央空调能耗仅次于IT设备能耗,2019年其PUE≈1.49,节能降耗迫在眉睫。同时,以人工调节为主、工作量大且依靠经验主义的设备管理,无法实现设备运行最优设置,这也是数据中心运营中的“硬伤”,智慧运营的呼声也越来越高。


国双提供智慧能源解决方案,是如何帮助客户从能源精细化管理、AI优化控制、设备预测性维护等几个方面帮助客户实现节能降耗的呢?让我们来一探究竟。




数据中心“绿化“三步走,AI优化控制智能提效


在充分调研了客户数据中心现状,剖析了业务需求后,国双为该银行打造数据中心AI能效管理系统,通过采集中央空调系统运行数据,利用机器学习、深度学习等技术,对中央空调系统进行智能优化控制,从全面感知到学习/思考,再到决策支撑,提升能源系统运行效率。


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数据中心AI能效管理系统界面图


具体而言,分为以下几个步骤:


1/3  汇数据——打破建筑数据孤岛,打通空调BA、动环、电监等数据,实时获取暖通空调系统详细运行数据,形成建筑的数据资源池,全面感知系统运行情况。

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2/3  建模型——利用机器学习、知识图谱等技术,建立空调系统能耗预测模型及空调安全控制机制,实现最优量求解。


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3/3  达目标——以环境边界为控制边界,以能耗最低为控制目标进行最优控制量控制。如通过实时获取系统运行大数据,根据建筑空调系统能耗预测模型及空调安全控制机制,自动输出满足建筑环境要求下的空调能耗最小控制策略。


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原有控制方式 VS AI优化控制,AI能效系统实力完胜


效果对比数据显示,在原有的手动调节与系统自动调节相结合的控制方式下,中央空调系统平均功率1554.2kw;而AI优化控制方式下,平均功率1362.1kw,节能量192.1kw,AI节能率12.4%。水系统节能量95.3kW,节能率为8.7%,风系统节能量96.8kW,节能率为20.9%。


可见,无论是相较于无人值守或是人工值守的自控系统,AI能效系统的节能率都十分可观,系统既实现了空调系统的节能降耗,也在一定程度上做到了机房无人值守。


按照该数据中心全年中央空调系统用电548万kWh计算,AI优化控制方式可为该银行减少近40万元/年的成本。可以预见,随着系统的持续应用,国双的智慧能源解决方案将产生更大的社会效益与经济效益。


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中央空调系统各设备节能量(单位:kW)


据透露,该银行还将与国双合力建设数据中心AI运维大脑,区别于传统的阈值设定、故障点位监测,国双通过数据中心故障预警算法,利用大数据、机器学习方式搭建系统点位预警算法模型,提高报警准确率;通过搭建数据中心运维知识图谱,解决数据中心运维知识资产积累难的问题;基于故障预警及运维知识图谱,搭建数据中心设备设施故障智能诊断系统,提高设备运维效率,进一步提升数据中心运营智慧化。


该项目的落地,也为国双积累了大量的技术与业务经验。除了赋能数据中心节能降耗,国双智慧能源解决方案还在智慧园区、商业建筑、能源中心、医院、机场等场景中大展身手。紧随2020年国务院新闻办发布的《新时代的中国能源发展》白皮书所明确的中国能源发展方针,“着力推动数字化、大数据、人工智能技术与能源清洁高效开发利用技术的融合创新,大力发展智慧能源技术”,国双智慧能源解决方案有效优化能源系统运行方式,提高能源系统的运行效率,从而降低能耗,间接减少碳排放,真正推动我国“把能源技术及其关联产业培育成带动产业升级的新增长点”。


作为”新基建“的参与者与建设者,国双将继续结合能源领域资深专家行业经验,推动更多技术创新,助力我国大力发展智慧能源技术,推动我国达成”2060年前实现碳中和“的坚定目标!




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