专题 | 中小银行数据中心绿色节能初探

随着数字经济的疾速发展，数据中心作为信息处置的关键基础设施，在为数据驱动的经济格局提供动力的同时，也承载了巨大的能耗压力。据测算，2022年，我国数据中心用电量约为2700亿千瓦时，约占全社会总用电量的3%；预计到2030年，这一数字将突破4000亿千瓦时，占比升至3.7%，数据中心已然成为用电大户。
2021年，工信部发布了《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》，明确规定到2023年，新建大型及以上数据中心PUE要低于1.3。然而，相关统计数据显示，过去十年间，金融数据中心的PUE普遍大于1.5，因此数据中心降低PUE已成为必然趋势。
在政策引导与模式转型的双重驱动下，金融数据中心正迎来重要的变革窗口期。对于中小银行来说，实施数据中心绿色节能策略，不仅有助于自身降本增效，也是积极响应国家绿色发展政策、践行社会责任的重要手段。本文将从现状问题、绿色节能应用与实践等方面，初步探讨中小银行数据中心绿色节能的策略建议。

武汉农村商业银行 董事  张向红
现状和问题
中小银行受信息科技投入不足、技术人才缺乏等客观条件限制，设备配置和技术水平相对较低，数据中心的绿色节能建设、优化工作相对滞后。主要存在以下问题。
1.选址布局合理性欠缺
受地域、自然环境等条件限制，中小银行的数据中心选址往往难以最优，建筑布局设计不够合理，存在空间利用率不高、绿色节能策略难以有效实施等问题。例如地方性法人银行自建数据中心通常只能在本省、本市选址建设，但我国大多数地区的自然环境难以支持自然冷却、绿电等绿色节能的技术手段。又如部分数据中心所在建筑物为办公楼改建，建筑物与数据中心功能需求存在差异，难以做到空间布局的完全合理，可能出现空间高度低导致的气流组织不力、管线管道相互影响等问题，导致数据中心能源消耗增大。
2.技术滞后矛盾突出
受银行规模与投入限制，中小银行数据中心的机房基础设施设备与IT设备更新换代普遍滞后，设施设备往往已经使用多年，设备性能下降必然导致能源消耗增加。另外，由于金融行业对于业务连续性的要求相对较高，在设计、建设阶段的技术路线选型相对保守，未充分考虑绿色节能需求，导致中小银行数据中心基础设施设备的运行效率与换热效果与商用数据中心相比普遍能耗偏高。
3.运维管理能力亟待提升
目前中小商业银行数据中心大多数采取机房基础设施运维服务外包的方式。对于外包服务商运维团队的考核指标多集中在故障率、响应速度与专业技能等方向，而对于节能增效方面未做量化指标要求甚至未作要求，对绿色节能的精细化的管理程度不够，设备利用率低、维护与运营成本高。
绿色节能应用探究
1.政策支持与保障
在国家政府层面。一是建立完善数据中心节能环保政策指引。在出台一系列数据中心节能减排规范标准的同时，还应制定相应的管理指南、实施指南，在资源利用、碳使用效率、能效管理等方面予以明确的规范指引。二是建立全面的性能评估体系。在判定数据中心是否绿色节能时，除了PUE值外，需引入更加准确的性能标准，以更加全面准确评估数据中心节能情况。PUE代表IT设备负载耗电量占总耗电的比例，普遍作为评价数据中心能源效率的指标。但PUE值仅能体现总能效比，忽略了IT设备自身的能耗情况。因此当所有IT设备接近满负荷运行时，可获得最好的PUE值；但当为节省能耗而关掉无需使用的IT设备时，PUE值反而增大，导致数据中心以PUE作为绿色节能评价指标及运营成效时产生盲区。
在企业层面。中小银行数据中心的绿色节能建设需要自上而下、全组织的积极参与。管理层应根据国家政策适时调整建设、优化方向，在控制成本投入的同时适度增加绿色数据中心建设与优化投入。执行层应做好数据中心节能技术知识储备与更新，为管理层提供合理的方案建议。
2.引入先进的绿色技术产品
一方面，做好节能设备选型。在设备选型时，除性能指标外，还应优先考虑能效比高、散热性能好、功率密度大的设备，以实现能源的高效利用。另一方面，引入绿色节能产品。根据所处地域条件、特点引入先进的绿色节能技术产品，帮助中小银行数据中心降低能源消耗、提高能效并减少环境污染。例如，液冷服务器可以利用液体冷却方式代替传统的风冷方式，有效提高数据中心的冷却效率；间接冷却系统可以通过利用自然冷却方式来降低冷却能耗；智能休眠技术可以通过根据实际需求调节设备运行状态来降低能源消耗。
3.优化运维管理
建立绿色运维管理机制，加强对数据中心的能源管理和监测，通过不断改进和优化运维策略，实现数据中心的绿色节能。一是建立智能运维体系。在基础设施运维中引入大数据和人工智能技术，构建智能运维场景，解决传统运维工作中人工干预、监控单一、迭代困难等关键问题。二是引入能效分析工具。通过数据分析配以模拟方法，评估机房各阶段PUE值的同时预测全年平均PUE，为进一步优化节能措施提供依据。三是持续迭代更新数据中心节能策略。根据预算和环境影响的量化结果，提出数据中心冷却、节能和机房布局优化的合理建议和改进措施。
经验分享
我行在数据中心建设之初，便以“绿色、环保、节能、高效”为目标。通过绿色环保设计、节能设施设备、节能运维管理等措施和方法，提高数据中心能源使用效率。
1.设计阶段
我行在数据中心建筑结构、电力供应、冷却系统、布线等方面的设计上，充分考虑节能和环保要求，同时采用高效、环保的设备和材料，打造绿色节能数据中心。一是选择高效节能的设施设备。选用能耗低、绿色环保、自动化水平高、运行可靠的设备以节省能耗。机房区域采用智能照明系统，感应开关在45秒内未检测到人员活动后自动关闭。二是科学合理进行功能布局。充分考虑能源流、业务流、数据流三流合一的原则，合理分布机柜和设备，提高能源利用效率。内部严控冷热通道分隔，室外冷机能够根据室外气温自动切换自然冷却模式，达到较好的节能效果。
2.运维阶段
在运维阶段，我行重点关注设备的监控、维护和管理，保障设备正常运行，减少能源消耗。一是打造基础设施自动化运维平台，对数据中心电气系统、暖通系统、视频系统、门禁系统、消防系统、照明系统等进行全方位的监控和管理。二是实施定期维护和清洁。结合实际需求进行维护和保养工作，在确保稳定性和可靠性的同时，延长设备的使用寿命，提升使用效率，减少资源浪费。三是引入智能运维系统。自研基于AR（增强现实）技术的机房故障诊断维修指导系统，辅助运维人员快速定位、诊断、排除数据中心机房基础设施设备故障，减少能源消耗，提高数据中心的可靠性和经济性。该系统与方法已授予发明专利。
3.优化阶段
在优化阶段，我行针对数据中心能源消耗重点部位，通过应用绿色节能技术，合理优化资源配置，提升资源利用效能，有效降低数据中心运行能耗。一是优化UPS并机模式。我行将单回路中多台并机模式调整为单台在线，其余休眠模式，减少不必要的能源消耗。极端情况下，休眠UPS能够自动唤醒投入工作，在保证电力供应安全的同时，每年能够降低2%~5%数据中心能耗。二是采用空调辅助节能措施。我行在室外冷机侧加装了自动化冷雾降温系统，在室外温度高于35度时自动启动喷水装置，利用水雾降低冷机翅片温度，可以实现单机节电15%~25%的效果。三是提升冷机回水温度在保证机房无结露风险前提下，适度提升机房空调环境温度及冷机回水温度设定值可有效降低冷机能耗。我行将机房环境温度由最初20℃提升至24℃后，节电效果显著。
绿色节能数据中心的设计与实现，已成为数据中心发展的核心焦点之一。中小银行要全面考量如何从多个维度深入推动数据中心的绿色节能化改造，比如构建完善的管控机制、增强员工技能和知识培训、激发团队的绿色理念和综合能力、加强与业界的合作与经验交流、引入各种实用技术和工具等。随着技术的持续发展和应用，绿色节能数据中心将势必成为中小银行实现金融数字化转型的重要基石，助推银行业数字化建设步入全新的篇章。