速看「IDC的能耗密码-PUE」idc机房的能耗指标批文idc机房能效参数
从数据中心诞生的那天起，高耗能仿佛就成为数据中心的“原罪”。
——知乎网友
◾ 数据中心作为“高能耗”行业，节能减碳对实现碳达峰、碳中和至关重要
◾ PUE可衡量企业能源使用效率及成本控制能力，影响未来分派现金流
◾ 国内PUE均值显著低于国际水平，但头部企业已接近国际领先水平1.2-1.4
◾ 北上深等重点城市对新建IDC提出明确 PUE 要求，企业能耗控制能力直接影响获取优质资产的能力
接着秋阳老师的心得《浅谈IDC——不只于数据》，我们继续来聊聊IDC行业。初识IDC，面对茫茫多的行业指标：CPS、CC、PPS、FPL、RT、IOPS、PUE、CLF、PLF、RER……似乎有些无从下手。笔者认为能耗指标——PUE，是一把直观、易懂开启IDC行业的钥匙。
1.为何关注数据中心能耗？
（1）高能耗，数据中心的“原罪“
数据中心主营服务器托管业务，需要全年不间断运行以向互联网用户提供服务，同时需要空调等辅助制冷设备实时供应冷能以维持其可靠稳定的运行，因此电能消耗量巨大。据《中国 “新基建”发展研究报告》显示，从全球来看，到 2025 年，数据中心将占全球能耗的最大份 额，高达 33%。从国内来看，国内数据中心的耗电量已经连续八年超过 12%的增长速度，数 据中心 2020 年用电量约占全社会总用电量的 2.7%，随着 5G 新基建带动数据中心规模和数 量的加速增长，这一占比将持续上升[1]。数据中心通过能耗管理践行低碳发展对推动碳达峰、 碳中和意义十分重大。
能耗标准提高，加速行业分化。IDC 虽然为高功耗产业，但同时是“新基建”支持的新兴产业，各地方政府对 IDC 企业审批日 趋严格。政府部门以能耗管理水平作为重要标准衡量市场参与者的运营能力，产能落后的数 据中心将淘汰出清，能耗指标、电力指标被释放后进一步分配至头部 IDC 企业。对于能耗 控制较佳的 IDC 企业，依然可以获得更多的产能指标，实现市场份额的快速扩张。
（2）企业控能耗，改善盈利指标
从公司角度，PUE 值与成本支出密切相关，降低 PUE 可有效提高盈利指标 数据中心整体成本（TCO）包括建设成本（CAPEX）和运营成本（OPEX），其中运营成本 是指运营设备的实际支出，又可进一步划分为电力成本、折旧摊销成本、房租、设备租赁和现场工作人员薪酬等，电力成本占比超过 50%。那么电力成本主要与电价和 PUE 相关，电 价执行国家统一标准，控制电力成本的关键在于 PUE 值，降低 PUE 成为降低电力成本、控制运营成本、提高盈利指标的重要举措。假如一个 PUE 为 2 的数据 中心每月电费是 500 万，如果把 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。
（3）数据中心执行低碳政策，助力碳达峰、碳中和
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。降低碳排放的 可行路径，其一是采用可再生能源供电，其二是提高能效使用率、降低 PUE。国内大多数据 中心的 PUE 介于 1.5-2.0 之间，以一般数据中心 PUE1.8、绿色云图液冷数据中心 PUE1.05 为例，对于一个 1000KW 的数据中心来说，一天可节约 18000 度电，换算成 CO2，根据电 力与 CO2 之间换算系数 0.785，一天可减排 14130 千克 CO2 ，一年可减排 5157 吨 CO2。
2.什么是PUE？
数据中心能耗主要包括四部分：IT设备能耗、制冷系统能耗、供配电系统能耗、照明及其他能耗。
图1 传统数据中心（PUE=2）能耗构成
谈到数据中心的能耗，就不得不谈起PUE这个名词。PUE的英文全称是Power Usage Effectiveness，又叫电能使用效率。PUE是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。
PUE = 数据中心总设备能耗/IT设备能耗，能耗单位为kW.h，相除后得到数字比率。
PUE比率基准是2,越接近1表明能效水平越好。PUE的值越小，就说明数据中心的电大部分都被服务器、网络设备、存储设备等真正提供数据服务的设备所消耗，做到了能尽其用。
比如2020年某数据中心总设备能耗就是10000度电，经过实际测算， IT类设备的能耗是5000度电，另外的5000度电被数据中心的空调、照明等其他配套设施所消耗。那么这个数据中心的PUE就是=10000度/5000度=2 。
2016年，我国出台了国家标准-《数据中心资源利用 第3部分：电能能效要求和测量方法 GB/T 32910.3-2016》对数据中心电能能耗的测量指标为EEUE，(Electric Energy Usage Effectiveness)，定义与PUE相同，该标准还明确了EEUE的测量方法。
表1 数据中心电能能效要求分级表
3.关于PUE的政策
（1）PUE是国家管控的重要指标
关于数据中心的能耗问题，国家非常重视，自2015年第一批绿色数据中心试点项目后不断出台相关管理制度，以控制能耗。2019年2月《工业和信息化部 国家机关事务管理局 国家能源局关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中提到—到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。
包括试点阶段、及历次绿色数据中心推荐工作中，PUE都是权重最大的指标，PUE越低，则得分越高。
《2020年工业节能监察重点工作计划》中也强调，将继续对纳入重点用能单位管理的数据中心进行专项监察，PUE仍是核心监察指标。
（2）地方出台数据中心PUE要求，差别电价成新趋势
从地方政策来看，由于数据中心耗能大，一线城市偏负向，对能耗要求严格。
以北京为例：首先北京市城六区禁止建设数据中心[2]，并且在今年7月，北京发改委公布了《关于印发进一步加强数据中心项目节能审查若干规定的通知》中，明确对于超过标准限定值（PUE值1.4）的数据中心，将按《北京市完善差别电价政策的实施意见》（京发改〔2015〕1359号）中超过单位产品能耗限额的情形，确定执行差别电价单位的名单，并通知北京市电力公司按月征收差别电价电费。对于PUE>1.4且<=1.8的项目（单位电耗超过限额标准一倍以内），执行的电价加价标准为每度电加价0.2元；对于PUE>1.8的项目（单位电耗超过限额标准一倍以上），每度电加价0.5元。假设电力年消费量500万千瓦时计算，在PUE>1.4且<=1.8的情况下，每年需要多缴纳的电费为100万元；如果PUE>1.8，那么每年至少要多缴纳250万元的电费。
一线城市周边及西部偏正向[3]。由表2我们可知，由于前些年大数据、云计算的热度，数据中心鱼龙混杂，导致能耗过大，因此各地对PUE的要求趋紧，新建需达到1.3的水平，提高了门槛。
表2 部分城市年均气温和数据中心PUE要求
4.PUE现状
（1）国际概况：2020年全球数据中心PUE接近1.6，电力使用效率进一步提高。
根据 Uptime Institute 2020年全球数据中心调查结果，2020年度全球数据中心平均电力使用效率（PUE值）为1.59，较2019年1.67有所下降，接近历史新低。其中，近三年内新建数据中心PUE值多位于1.2~1.4。
图2 全球数据中心PUE水平
国内情况：2019年国内IDC行业PUE均值1.7，龙头企业自建IDC的平均PUE在1.25-1.4。
（2）IDC平均PUE2.2远高于国际，但头部企业能耗控制已达国际水平。
目前国内 IDC企业PUE平均水平2.2，远高于美国PUE平均值1.9，差距明显。根据中国通信院统计显示，目前中国大型IDC的PUE在1.63左右，超大型IDC的PUE在1.54左右；规划在建的IDC中，大型IDC的PUE一般在1.48左右，超大型IDC的PUE在1.41左右。从新建IDC趋势和中美IDC企业PUE水平差距可以看出，目前市场、政策对IDC的能耗要求日益严格。
国内IDC平均PUE为2.2，而几家头部企业凭借与产业巨头合作以及自身的技术实力，均保持着业界领先的功耗控制水平，如宝信软件PUE控制在1.5以下，数据港PUE控制在1.4以下，光环新网AWS业务PUE控制在1.3左右。
5.如何降低PUE？
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。降低能耗贯穿数据中心从选址、机房设计、设备采购、技术升级到具体运营环节的全过程。
从选址角度，常年温度较低的区域能有效降低冷却成本。数据中心需要在恒温恒湿的环境保障正常运营，在陆地数据中心，针对IT设备运行产生的大量热量通常有两种冷却数据的方式，一种是机械冷却，用空调系统冷却服务器，缺点在于成本居高不下；第二种是通过空气以及水蒸发来冷却服务器，依赖所在地自然气候条件。国内部分大型数据中心选址在贵州、黑龙江这些区域，除了当地地质结构稳定等，主要考量因素还在于这些地区常年气温较低，用于制冷系统的能耗大幅降低。
国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。基于这种诉求，国外不断出现海底数据中心、北极数据中心。例如，微软2018 年正式启动海底“数据中心”项目，将包裹着 864 台服务器、可以存储 27.6PB 数据的潜水艇沉入苏格兰东北部的奥克尼群岛海底。两年后2020年6月，评估结果显示，海底数据中心的安全性和稳定性优于传统陆地数据中心，故障率仅是陆地的1/8。其原理在于海水具有较高容热量，只需要一个热交换器，就可以把数据中心的热量导入周边海水。
6.结语
在行业严管控的背景下，节能型数据中心将成为行业的必然趋势。PUE不仅仅关乎到IDC企业的运营成本，低PUE已成为IDC企业得以进一步发展的前提，在了解一个IDC项目时，不妨从PUE入手。
[1]艾瑞咨询，中国数据中心行业研究报告，2020
[2]北京市新增产业的禁止和限制目录（适用城六区）http://invest.beijing.gov.cn/tzbj/tzysjgk/cyyqydx/jzhxzl/201912/t20191207_953815.html
[3]表2引自：艾瑞咨询，中国数据中心行业研究报告，2020
风险提示及免责声明
市场有风险，投资需谨慎。本文中的信息均来源于公开资料及合法获得的相关内部外部报告资料，如此REITs对以上信息的准确性及完整性不作任何保证。本中的内容和意见仅供参考，在任何情况下，本文中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。
速看「IDC的能耗密码-PUE」idc机房的能耗指标批文idc机房能效参数
