“碳達峰碳中和”綠色數據中心正則化管理體系構建研究

摘??要：中國提出了2030年前實現“碳達峰”和2060年實現“碳中和”的目標。綠色數據中心是數據中心發(fā)展的必然，其“綠色”源于建筑節(jié)能、運營管理、能源效率等方面。本文從云計算打造虛擬化服務器集群以提高能耗利用效率、系統性思維指導綠色數據中心的規(guī)劃設計與建設、建筑節(jié)能先行促成節(jié)能云計算數據中心、“三標合一”構建集約型一體化管理體系等角度探討了綠色數據中心正則化管理體系的構建，做到“橫向到邊、縱向到底”，用一套制度支持全方位管理，實現數據中心的高可用和高可靠。

關鍵詞：碳達峰;碳中和;綠色數據中心;管理體系

引言

氣候變化是人類面臨的全球性問題。隨著各國二氧化碳排放，溫室氣體猛增，對生命系統形成威脅。在這一背景下，世界各國以全球協約的方式減排溫室氣體，中國由此提出碳達峰和碳中和目標。

碳排放與經濟發(fā)展密切相關，經濟發(fā)展需要消耗能源。當某個地區(qū)或行業(yè)年度二氧化碳排放量達到歷史最高值，然后經歷平臺期進入持續(xù)下降的過程時，是二氧化碳排放量由增轉降的歷史拐點，標志著碳排放與經濟發(fā)展實現脫鉤，即實現了碳達峰，其目標包括達峰年份和峰值[1-3]。

國家、企業(yè)、產品、活動或個人在一定時間內直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”，這就是“碳中和”。

中國提出了2030年前實現碳達峰和2060年實現碳中和的目標。2021年2月2日，國務院出臺的《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經濟體系的指導意見》指出，要全面貫徹生態(tài)文明思想，全方位全過程推行綠色規(guī)劃、綠色設計、綠色投資、綠色建設、綠色生產、綠色流通、綠色生活、綠色消費，使發(fā)展建立在高效利用資源、嚴格保護生態(tài)環(huán)境、有效控制溫室氣體排放的基礎上，統籌推進高質量發(fā)展和高水平保護，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經濟體系，確保實現碳達峰、碳中和目標，推動我國綠色發(fā)展邁上新臺階。

1?綠色數據中心建設與管理研究綜述

綠色數據中心是數據中心發(fā)展的必然?？傮w而言，可以從建筑節(jié)能、運營管理、能源效率等方面來衡量一個數據中心是否為“綠色”。其“綠色”具體體現在整體的設計規(guī)劃以及機房空調、UPS、服務器等IT設備、管理軟件應用上，要具備節(jié)能環(huán)保、高可靠可用性和合理性等。

綠色數據中心是一個用于存儲、管理和傳播數據的儲存庫，其中的機械、照明、電氣和計算機系統旨在將能源效率最大化和環(huán)境影響最小化。建立并運行一個綠色數據中心包括先進的技術和策略，如盡量減少建筑物的痕跡、使用低排放的建筑材料、地毯和油漆、可持續(xù)景觀、廢物回收、備用發(fā)電機上安裝催化轉化器、使用可替代能源技術，如光發(fā)電、熱泵和蒸發(fā)冷卻等。

數據中心在大數據時代扮演重要角色，?是支撐云計算技術的物理平臺和重要基礎設施，隨著數據中心的持續(xù)鋪開建設，其高能耗問題和資源利用率低的問題日益凸顯，，能量管理由此成為了數據中心產業(yè)關注的焦點，馮成等回顧了能源互聯網下的數據中心能量管理問題[4]，王繼業(yè)等梳理了數據中心能耗模型及能效算法的研究進展[5];吳云蕓等探討了計及多種儲能協調運行的數據中心實時能量管理[6]，柏晨等研究了綠色數據中心的供電運行控制和能量管理[7];胡國榮提出了數據中心基礎設施色彩管理方案[8];孫健等基于排隊論研究了異構數據中心性能及能源管理策略[9];毛媛媛等進行了基于遺傳算法的數據中心能效仿真[10];陳翼翔全面闡述了數據中心熱管理與節(jié)能相關問題[11];林予松、李潤知和劉煒論述了數據中心的設計與管理問題[12];韓彪、王韜和王寶生描繪了新興的無線數據中心網絡方面的研究進展和面臨的挑戰(zhàn)與展望[13]。

2?綠色數據中心正則化管理體系構建

2.1?先進技術引領：云計算打造虛擬化服務器集群，提高能耗利用效率

云計算是利用IT資源整合，通過分布式處理方式向用戶提供按需服務的一種新的商業(yè)模式，并且云安全、云存儲及云軟件都是基于這個理念來提供個性化的IT服務。然而云計算服務所涉及的服務器、存儲、備份、網絡等設備，以及核心的技術虛擬化、自動化都歸屬數據中心范疇，所以云計算也被視為新一代數據中心的一個延伸方向。

2.2?系統性思維指導：站在系統工程的高度整體規(guī)劃、設計和建設綠色數據中心

在綠色數據中心建設中，包括數據中心選址、建筑物選擇和設計、數據中心的平面布局、機房裝修、制冷與散熱系統、通風系統、電氣系統、布線系統、機柜的布局、環(huán)境監(jiān)控系統、運營監(jiān)控中心、安防系統以及整體氣流的組織，微環(huán)境控制等一系列的子系統都屬于基礎設施的建造的范疇，所以綠色數據中心被看作是一個廣泛而完整的系統工程，在建設過程中做好整體、統一、前瞻的規(guī)劃和全面、協調的設計以及有序、適度、高質的建設。

2.3?建筑節(jié)能先行：建設節(jié)能云計算數據中心

建筑節(jié)能就是節(jié)約建筑物的能源消耗，減少能源損失，提高能源利用率。建筑節(jié)能技術在滿足舒適使用的前提下，采用新型保溫圍護結構、高效采暖空調、節(jié)能照明設備及利用可再生能源以達到節(jié)能的目的。根據云計算數據中心單體建筑和綠色節(jié)能的需要，建筑外形設計節(jié)能技術、建筑圍護結構節(jié)能技術、暖通空調系統節(jié)能控制技術、熱泵技術、新風處理及空調系統的余熱回收技術、相變儲能技術、太陽能一體化建筑、照明節(jié)能技術等一系列建筑節(jié)能技術可以在云計算數據中心建設中借鑒和應用，促進其綠色節(jié)能高效。

2.4?三標合一：構建集約型一體化管理體系

集約型一體化管理體系，是QHSE（質量管理體系、環(huán)境管理體系、職業(yè)健康安全管理體系）等“多標”一體化整合管理的再擴展、再提升，可充分發(fā)揮組織的自身整體效能，滿足相關的法律法規(guī)、國家標準和相關方以及其他要求，履行應盡的經濟責任、社會責任和政治責任，實現組織的目標，借鑒“多標”整合成一體化的思路，以組織為整體，將組織所有資源和活動按照過程方法重新整合成一體的一種管理體系模式。

在集約型一體化管理體系的框架下，要求覆蓋數據中心管理的各個方面，做到“橫向到邊、縱向到底”，用一套制度支持全方位管理，既能滿足穩(wěn)定運行、節(jié)能環(huán)保、安全高效的要求，又能促進各項管理與運維職能有機融合，形成集合協同優(yōu)勢，充分利用有限資源，建立自我完善的運行機制，有利于提高數據中心整體管理的效率和效果，實現數據中心的高可用和高可靠。

3?結束語

科學構建數據中心的管理體系，以技術的持續(xù)進步促進能源效率的提升，讓數據中心的運行建立在“綠色”之上。讓我們一起向未來，共同守護我們生活的家園。

參考文獻：

[1]?胡鞍鋼，中國實現2030年前碳達峰目標及主要途徑[J]，北京工業(yè)大學學報（社會科學版），2021（3）.

[2]?歐陽志遠，史作廷，石敏俊，楊德偉，龍如銀，周宏春，林思佳，郭瑞芳，王宇杰，“碳達峰碳中和”：挑戰(zhàn)與對策[J]，河北經貿大學學報，2021（5）.

[3]?張友國，碳達峰、碳中和工作面臨的形勢與開局思路[J]，行政管理改革，2021（3）.

[4]?馮成，王毅，陳啟鑫，張軒，羅鋼，能源互聯網下的數據中心能量管理綜述[J]，電力自動化設備，2020（7）.

[5]?王繼業(yè)，周碧玉，張法，石翔，曾楠?，劉志勇，數據中心能耗模型及能效算法綜述[J]，計算機研究與發(fā)展，2019（8）.

[6]?吳云蕓，方家琨，艾小猛，薛熙臻，胡偉，沈煜，文勁宇，計及多種儲能協調運行的數據中心實時能量管理[J]，電力自動化設備，2021（10）.

[7]?柏晨，王念春，卓青，綠色數據中心的供電運行控制和能量管理[J]，電源學報，2021（1）.

[8]?胡國榮，數據中心基礎設施色彩管理方案[J]，建筑科學，2021（9）.

[9]?孫健，廖丹，李可，鞏玉，孫罡，基于排隊論的異構數據中心性能及能源管理策略[J]，電子科技大學學報，2018（2）.

[10]?毛媛媛，石恩雅，蔣從鋒，仇燁亮，賈剛勇，萬健，閆龍川，基于遺傳算法的數據中心能效仿真*[J]，計算機工程與科學，2021（8）.

[11]?陳翼翔，數據中心熱管理與節(jié)能[M]，中南大學出版社，2019.

[12]?林予松，李潤知，劉煒，數據中心設計與管理[M]，清華大學出版社，2017.

[13] 韓彪，王韜，王寶生，無線數據中心網絡：進展、挑戰(zhàn)和展望*[J]，計算機工程與科學，2021（1）.

Abstract： China has put forward the goals of "carbon peaking" by 2030 and "carbon neutralization" by 2060. Green data center is the inevitable development of data center. Its "green" comes from building energy conservation， operation management， energy efficiency and so on. This paper discusses the construction of the regularized management system of the green data center from the perspectives of building a virtualized server cluster for cloud computing to improve the utilization efficiency of energy consumption， systematic thinking to guide the planning， design and construction of the green data center， building energy conservation to promote the energy-saving cloud computing data center first， and "three standards in one" to build an intensive integrated management system， Achieve "horizontal to edge and vertical to the end"， support all-round management with a set of systems， and realize high availability and high reliability of the data center.

Key words： Carbon Seak， Carbon Neutralization， Green Data Center， Management System.

【課題項目】“三個一百”工程一般科研課題通知立項書，嘉興南洋職業(yè)技術學院科技產業(yè)處。課題負責人沈華鋒通知主持的“高校數據中心規(guī)范化管理體系構建研究”課題，通過校外專家評審，學院學術委員會審議，課題研究時間為2020.6-2022.6。課題立項號為p30020ky003統一立項實施。