合理運用電價政策降低數據中心電費支出

婁潔良

中國電信上海公司

合理運用電價政策降低數據中心電費支出

婁潔良

中國電信上海公司

數據中心龐大的電費支出已成為運營者的沉重負擔。當用電量恒定時，電費的多少就取決于電價的高低。通過分析影響數據中心電價的多個因素，提出合理運用電價政策降低電費支出的方法。

數據中心；分時電價；兩部制電價；基本電費

互聯網數據中心是一種向企業提供主機代管、主機出租以及系統與網絡管理等服務的數據儲存中心。近年來隨著互聯網應用的多元化，數據中心發展迅猛，機房建設呈現出大型化、高功率密度化的趨勢，數據中心的能耗也因此居高不下。以安裝1 000個機架的數據中心為例，假使單機架功耗為3 kW，機房全年運行PUE為1.8，那么該數據中心一年的用電量是4 700萬kWh，若電費單價為0.85元/kW，全年電費支出高達4 000萬元。電費已成為數據中心運營者巨大的成本負擔，降低電費支出也因此成為運營者十分關注的問題。

1　影響數據中心電費的因素

數據中心電費取決于用電量及電價兩個方面。假設數據中心的用電量恒定，那么電費的多少就取決于電價的高低。根據上海市電價銷售政策，影響電價的因素主要包括用戶供電電壓等級、用戶用電性質、分時制/未分時制、單一制/兩部制、實施兩部制電價時基本電費的計取方式等。

對于數據中心來說，其供電容量一般都在100～10 000 kVA之間。根據供電部門規定，用戶的供電電壓等級取決于其供電容量，當受電變壓器容量為250～6 300 kVA時采用10kV電壓供電，而容量在63 00～40 000 kVA則采用35 kV電壓供電，所以數據中心的供電電壓等級一般為10 kV或35 kV兩類，而用電性質則屬于“工商業及其他用電”類別。

根據滬價管（2015）2號“上海市物價局關于落實《國家發展改革委關于降低燃煤發電上網電價和工商業用電價格的通知》的通知”，2015年4月20日起與數據中心用電相關的電價如表1、表2所示。

表1　上海市非居民用戶電價表（分時）1）元·（kWh）-1

表2　上海市非居民用戶電價表（未分時）元·（kWh）-1

從表1、表2可看出，是否實施分時電價、是否實施兩部制電價以及實施兩部制電價時基本電費的計取方法都會對電費產生影響。如果數據中心運營者根據機房的用電特征，合理運用電價政策，就可以達到降低電費的目的。

2　分時電價和未分時電價的選擇

目前上海市的銷售電價分成分時電價和未分時電價兩類，前者是指一天中24h內按不同時段設定不同的電價，后者則在一天各時段執行相同的電價。

數據中心用電主要包含兩部分，即服務器用電和為維持服務器正常工作所需開啟的供電及制冷設備的用電。從實際運營數據來看，只要氣象條件不發生突變，上電服務器數量不變，一天內各時段這兩部分用電量基本保持恒定，故若采用分時電價，其一天內的電度電價平均值估算如表3所示。

表3　分時電度電價的平均值估算表元·（kWh）-1

將表3與表2相比較，可以看出，不管是10 kV還是35 kV的供電電壓等級，分時電度電價的平均值均比未分時電度電價低，故數據中心應采用分時電價方式，以減少電費成本。另外在進行機房日常維護工作時，也可以結合電價的峰谷差別在合理的時間段安排像UPS電池的周期性充放電、油機的帶載測試等工作。而對采用水冷空調系統制冷的數據中心，若建有水蓄冷或者冰蓄冷裝置，則可以在電價谷時進行蓄冷，而在電價峰值時由其放冷，從而達到降低電費的目的。

3　單一制電價和兩部制電價的選擇

單一制電價是指以電能表記錄的電量來計算每月電費的電價制度，即電費金額=抄見電量X電度單價。兩部制電價將電費分成基本電費和電量電費兩部分，其中基本電費按接入的變壓器容量或最大需量計算，電量電費則是以電能表所計的電量來計算，故兩部制電費金額=基本電費+電量電費=基本電價X計費容量+電度電價X用電量。

在計算基本電費時，涉及到最大需量的概念，最大需量是指用戶在一個電費結算周期（一般為一個月）內每15 min平均負荷的最大值，若低于變壓器容量的40%則以40%計。

為比較實施分時電價時單一制電價和兩部制電價的差別，可以根據表1、表3中的數據進行測算，表4所示的是以單一制和兩部制分別計算的電度電費之差等于基本電費時的變壓器的負載率。

表4　變壓器負載率表%

變壓器負載率越高，意味著用電量越多，單一制和兩部制的電度電費差別就越大。如果數據中心變壓器的負載率高于表4中的數值，即兩者的電度電費之差大于基本電費，就應申請以兩部制計價。

4　兩部制電價時基本電費的計取方式選擇

兩部制電價時基本電費可按變壓器容量計算，也可按最大需量計算，按何種方式計費由用戶自行選擇，但選定后一年內不得更改。按變壓器容量計時為28元/kWh，按最大需量計（最低為變壓器容量的40%）時為42元/kWh，這意味著當變壓器下掛的最大負荷低于變壓器容量的66.7%時，以最大需量計取基本電費更為便宜。

當選擇以最大需量計取基本電費時，按照訂立的契約限額作為計費容量依據。所謂契約限額，是指實施兩部制電價的用戶，根據預見下月將達到的用電最大負荷，事先向供電部門提出申請并得到批準的負荷需求量。根據供電部門規定，契約限額不低于受電變壓器容量的40%，不高于合同供電容量；可按月調整，但應在上月25日前提出書面申請；如果當月實際最大需量超過契約限額，超過部分將加倍即以84元/kWh計費。所以對契約限額的管理十分必要，如果與實際用電的最大需量差距很大，就會抬高用電成本。鑒于此，對數據中心而言，有必要根據其用電特征，注意下列兩項工作。

（1）由于數據中心建成后，用電負荷隨著機架陸續出租上電而逐步增長，如果長期處于低負荷，由于基本電費在電費總額中占比過高，就會造成用電成本過高。故在規劃時要對負荷增長周期有正確判斷，并在申請外市電容量時作相應的考慮。

（2）不少數據中心都采用雙路市電互為備份方式進行供電，當雙路市電正常時，每路電各承擔部分負荷，一路停止供電時，另一路對全部負荷進行供電。由于數據中心的供配電設備需要定期進行諸如電試等停電維護工作，所以下月如果有計劃要進行兩路市電的切換操作，或有大批量服務器上電，應根據預計的負荷量提前向供電部門提出申請，調整下月的契約限額，以免造成最大需量超出契約限額而加倍付費。

5　功率因素調整電費政策的運用

為充分利用發、供、用電設備，節約電能和改善電壓質量，供電部門規定，用戶的月平均功率因素高于或低于規定標準時，在按規定的電價計算出當月的電費后，再按比例減收或增收部分電費，習慣稱為獎勵或罰款電費。

數據中心屬于“供電容量在100 kVA及以上的工業用戶”范疇，功率因素執行標準為0.85。功率因素在0.94～1之間時，電費減收1.1%，在0.94以下時每高/低于標準0.01時電費調整比例如表5所示。

表5　功率因素每高/低于標準0.01時電費調整表%

假設數據中心一年的電費為4 000萬元，如果每月的平均功率因素保持在0.94以上，那么通過功率因素調整，可減少電費支出44萬元，所以有必要在數據中心配電系統中增設無功補償設備并保持其良好運行。

6　結語

在數據中心能耗居高不下，電費支出日益增長的背景下，人們對數據中心的節能減排工作越發關注。在通過技術手段提升能源使用效率的同時，全面了解電價政策同樣值得數據中心運營者重視，合理運用電價政策，加強電費管理工作，早實施早收益。

Reasonably Using Electric Power Price Policy to Reduce Electric Power Cost for Data Center

Lou Jieliang
China Telecom Shanghai Branch

Electric power cost is a large challenge and heavy burden for network carrier in data center. Electric power cost is related to electric power price when electric power consumption is fixed. The article puts forward reasonably using electric power price policy to reduce electric power cost. The method is set up through analyzing many factors influencing data center electric power cost.

Data Center， Time-of-Use Price， Two-Part Tariff， Basic Electric Power Cost

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.06.018

婁潔良：（1969-），男，教授級高級工程師，主要從事數據中心基礎設施的技術管理工作。