数据中心常提到的PUE究竟是什么？
从数据中心诞生的那天起，高能耗仿佛就成为了数据中心的“原罪”。因此当人们谈论到数据中心的时候，就不得不谈论PUE这个名词。那么到底什么是PUE呢？它又是如何计算的呢？它对于数据中心为何如此重要？
一、什么是PUE?
PUE（Power Usage Effectiveness），即电能利用效率。是2007年由美国绿色网格组织（The Green Grid，TGG）提出的用以评价数据中心能源利用效率的一种指标，目前被国内外数据中心行业广泛使用。
PUE是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。
PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。当上述值超过1时，则表示数据中心需要额外电力开销以支持IT负载。
因此，PUE的值越高，数据中心的整体效率越低。
举例：
某数据中心一年用了10000度电，那么这个数据中心年度总设备能耗就是10000度电。但是经过实际测算，IT类设备这些真正提供数据服务的设备只消耗了5000度电，而另外的5000度电被空调、照明等其他配套的设施消耗掉了。
那么这个数据中心的PUE值就是=10000度/5000度=2
这个PUE为2是什么概念呢？我们从成本支出的角度来看，如果1度电1块钱的话，这一年数据中心花费了10000元的电费，而那些提供IT服务的设备只花费了5000元的电费，另外的5000元用在了空调、照明那些七七八八的配套设备上。
对于数据中心来说，最理想的状态就是只有IT设备消耗电能，空调、照明等这些配套设备尽可能少的消耗电能。
假如一个PUE为2的数据中心每月电费是500万，要是把PUE从2降到1的理想状态（也就是说整个数据中心就只有IT设备在耗电），那么每月将可以节省下250万的电费，一年就是3000万，这是一个非常可观的数据。
因此从数据中心诞生之日起，追求PUE的下降就成为一个重要的课题。而国内外大型的互联网公司，更是不断追求将PUE降至接近1，也就是机房完全不用开空调，所有的电力全部供应IT设备。正因为这种追求的存在，才会不断出现海底数据中心、北极数据中心等。依靠自然冷却，从目前来看是最经济的策略。
二、PUE在数据中心具体是如何计算的？
数据中心基础设施除了要为最主要的IT设备提供能量之外，还需要进行其他有效的工作，而这些工作称之为“辅助支持”。
下图是一个典型的数据中心能源消耗分布图。
由图中数据可知，数据中心基础设施能耗占45%，IT设备耗电量为55%，由此该数据中心的能源使用效率（PUE值）为：（55%+45%）/55%=1.82
上述典型案例中，基础设施所消耗的45%中，暖通系统能耗占33%（其中冷水系统占19%，加湿系统占3%，精密空调占11%），配电系统占9%（其中UPS能耗占6%，PDU能耗占3%），照明及辅助设备占2%，开关装置/发电机占1%。
因此，我们可以得出影响PUE值的因素是基础设施能耗和IT设备能耗。
三、数据中心具体能耗构成有哪些？
典型数据中心能耗构成如下图所示。其中，数据中心能耗比重最大的部分为IT设备，其次为制冷系统设备、供配电系统设备及其他消耗电能的数据中心设施。
01 IT设备
IT设备包括数据中心的计算、存储、网络等不同类型的设备，用于承载在数据中心中运行的应用系统，并为用户提供信息处理和存储、通信等服务，同时支撑数据中心的监控管理和运行维护。
02 制冷系统
数据中心制冷设备是为保证IT设备运行所需温、湿度环境而建立的配套设施，主要包括以下类型。
03 供配电系统
数据中心供配电系统用于提供满足设备使用的电压和电流，并保证供电的安全性和可靠性。供配电系统通常由变压器、配电柜、发电机、UPS、HVDC、电池、机柜配电单元等设备组成。
04 其他子系统
数据中心其他消耗电能的基础设施，包括照明设备、安防设备、灭火、防水、传感器及相关数据中心建筑的管理系统等。
四、当前PUE值的政策要求是什么？
2016年中国数据中心总耗电量超过1200亿千瓦时，该数字超过了三峡大坝2016年全年的总发电量（约1000亿千瓦时）。
2017年全球数据中心能耗达到4162亿千瓦时，相当于全球总用电量的2%。
工信部在2017年4月发布的《关于加强“十三五”信息通信业节能减排工作的指导意见》中指出：“十二五”期间新建大型数据中心的能耗效率（PUE）要普遍低于1.5；到2020年，新建大型、超大型数据中心的能耗效率（PUE）值必须达到1.4 以下。
2018年3月，工信部首次公布的《全国数据中心应用发展指引》中称：全国超大型数据中心平均PUE（平均电能使用效率）为1.50，大型数据中心平均PUE为1.69。而根据“十三五规划”，到2020年，新建大型云计算数据中心PUE值将不得高于1.4。
看似简单、透明的度量标准的使用已促进整个行业的总体进步。在2007年至2018年之间，整个行业的平均PUE从2.5降至1.58，这意味着能量损失减少了60％以上。
五、如何有效降低PUE？
01 充分利用自然冷源
风、水、空气等自然冷源是大自然的“馈赠”， 对于数据中心来说，这些既环保又省钱，又用之不竭的资源可以说是最佳的节能“利器”。
通过对出入气流的隔离引导，可以充分利用外界的冷空气将数据中心内部产生的热量带走。通过水热交换器把室外侧的空气冷量转移到空调冷冻水系统，从而降低数据中心温度。
由于自然冷源的多种优势，已经被广泛的应用到数据中心的节能上。比如微软的海底数据中心、阿里的千岛湖数据中心、腾讯的贵阳数据中心都是非常好的利用自然冷源的案例。
02 选址科学化
将数据中心建到冷的地方去！我们都知道像贵州的很多城市，夏天实际上都不需要开空调的。比如贵州的贵阳，全年平均气温在10-15℃左右，号称夏无酷暑，夏季平均温度为23.2℃，最高温度平均在25-28℃之间，在最热的七月下旬，平均气温也仅为23.7℃，全年最高温度高于30℃的日数很少，被称为避暑胜地。这也是为什么近五年来很多数据中心选择建在贵阳的原因。
03 优化电源布局
可以通过减少电流转换次数来减少分布式电源带来的电能损耗。数据中心分布式电源最大的能量损耗来自于不间断电源（UPS），所以选择高效率的UPS十分重要。
04 精细化控制
随着技术的发展，机房运维开始慢慢的从整体到局部。从原来关注机房本体，到深入到机柜本身。一个机房内部，并不是所有机柜都是满负荷安装IT设备的。有的机柜可能整体功耗超过5kW，有的机柜可能功耗还不到1kW，这样不同的机柜需要的冷量就是不同的。通过引入大量的局部监测技术，建立机房冷热场模型，结合气流组织调整技术，进一步提升机房的制冷效率。
PUE是目前衡量数据中心能耗的最重要指标。数据中心的管理者在数据中心日常运行中，要按照标准实事求是地进行PUE相关参数的采集和计算，通过比较，找到PUE升高或者降低的原因，采取多种措施进行节能，最终实现绿色数据中心。
（文章来源：通信电源人）