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在当今的数字世界中，数据中心是驱动从视频流和云计算到在线银行和人工智能的所有事物的无形引擎。但是，尽管我们体验了快速加载网站和实时数据访问的便利性，但大多数人很少考虑实现这一目标所需的巨大基础架构。该基础架构最关键的组成部分之一就是力量。
数据中心是能源密集型设施，可容纳数千台服务器，网络设备和冷却系统。但是，数据中心需要多少功率？答案取决于几个因素，包括数据中心的大小，所使用的技术，冷却基础架构以及对电源的管理效率。
在本文中，我们将探讨什么决定 数据中心的功耗 ，如何衡量，为什么重要以及现代数据中心如何努力在一个越来越关注可持续性的世界中提高节能效率。
在深入了解电力需求之前，重要的是要了解数据中心是什么。数据中心是一个专门的设施，可存储和管理计算机系统及相关组件，例如服务器，存储设备，交换机和安全系统。这些中心是托管网站，管理云服务，存储数据以及为公司或个人运行的应用程序的骨干。
数据中心的范围从包含几个设备的小房间到覆盖数十万平方英尺的大型设施（称为Hyperscale Data Centers），由亚马逊，Google，Microsoft和Facebook等科技巨头经营。
数据 中心的功耗 远远超出了运行计算机。实际上，为服务器供电只是图片的一部分。消耗电力的主要领域包括：
IT设备：服务器，存储系统和网络设备。
冷却系统：空调，冷水机和风扇，以防止过热。
电源分配：变压器，不间断的电源（UPS）和备用发电机。
照明和安全性：照明，摄像机和灭火系统。
因为所有这些设备必须连续运行（每天365天每天24个小时）是连续且重要的。
数据中心的功率需求可能会有所不同，但让我们看一些常见的情况以获得一般的了解。
一个为单个公司服务的小型企业或企业数据中心可能会使用100千瓦（KW）到500 kW的任何地方。这足以使数百至几千台服务器为几百到几千台服务器提供动力，具体取决于它们的使用效率。
中型数据中心可以消耗1至5兆瓦的功率。一兆瓦等于1,000千瓦，因此这已经是一个重大飞跃。这些数据中心可以托管成千上万的虚拟机或网站。
云提供商或大公司拥有的大规模设施可以将10兆瓦的电力供应超过100兆瓦。从角度来看，100兆瓦大致与美国100,000个平均房屋使用的功率大致相同。 Facebook，Google和Microsoft都经营着这样的大量数据中心，通常由定制基础架构和可再生能源提供支持。
为了了解数据中心使用其权力的有效效率，行业专家通常是指称为功率使用效率（PUE）的指标。这是总设施功率与仅IT设备使用的功率的比率。
pue =总设施功率 / IT设备功率
PUE 为1.0 是理想的，意味着每个瓦特用于计算。
1.5的pue 表示 ，对于IT功率的每一瓦，另外0.5瓦用于冷却，照明或其他功能。
现代，节能的数据中心通常的PU接近1.1或1.2，而较早或效率较低的设施可能具有高于2.0的PU。
让我们分解影响数据中心消耗多功能的主要要素。
在较小空间中的更多服务器增加了对计算能力和冷却的需求。高密度架可能会吸收10–20 kW或更多，而低密度的架子可能仅使用2-4 kW。
冷却是数据中心中最大的非IT功率之一。传统的空调是能源密集型的，而现代技术（如液体冷却或自由空气冷却（使用室外空气））可以大大减少能源需求。
虚拟化允许多个应用程序在更少的物理机器上运行，从而减少了整体硬件和电源使用情况。更好地利用虚拟化的数据中心通常会消耗每个计算任务的功率更少。
与现代节能机器相比，较旧的服务器和网络设备通常会消耗更多的功率并产生更多的热量。升级基础设施可以大大减少能耗。
在凉爽气候中的数据中心可能需要更少的冷却功率。这就是为什么许多数据中心都位于冰岛或斯堪的纳维亚半岛等地方的原因，外部空气可用于一年中大部分时间来冷却服务器的原因。
为了更好地了解能源使用的规模，这里有一些现实的例子：
Google的数据中心：Google报告说，在一年中使用了大约5.6 Terawatt-THATT小时（TWH），以在全球数据中心为其数据中心供电。这与中型国家的年度用电相媲美。
Facebook（Meta） ：Facebook的数据中心每座大约3-4兆瓦的消费，大型校园可能有多个建筑物。
高度数据中心校园：一个超大型校园的总负载为50兆瓦或更多，足以为整个城镇提供动力。
功率是数据中心最大的运营成本之一，通常仅次于人员配备。单个电力的每年费用约为700,000至100万美元，具体取决于该设施的当地能源价格和效率。
对于一个10 MW的数据中心，仅电力成本每年的电力成本每年为700万至1000万美元。这就是为什么减少功耗的原因，即使是少量，也会带来巨大的节省。
随着对气候变化和碳排放的关注不断上升，数据中心的压力越来越高，以使其变得更加环保。许多公司正在投资：
可再生能源：Google，Amazon和Microsoft致力于通过风，太阳能和水电以100％可再生能源为其数据中心提供动力。
碳抵消：一些公司购买碳信用额以抵消其排放。
节能设计：新数据中心是通过低台阶设计，改进的气流系统以及更有效的冷却技术建造的。
数据中心还使用机器学习算法来实验基于AI的能源管理，以根据工作负载需求优化电源分配和冷却。
全球对数据存储，云计算和人工智能的需求正在迅速增长。结果，数据中心将继续扩展并消耗更多的功率。
根据国际能源机构（IEA）的数据，全球数据中心在2022年使用了大约200个TWH的电力，预计这一数字将大幅增长，尤其是随着AI和高性能计算（HPC）的兴起。
新技术和更智能的设计对于平衡不断上升的力量需求与可持续性目标至关重要。
那么，数据中心需要多少功率？答案取决于该设施的大小和目的，但范围从小型设置中的数百千瓦到超过100兆瓦的校园。电源不仅仅是保持服务器运行，还需要进行冷却，发电和设施操作。
随着对数字服务的需求不断增长，数据中心将来只会变得更加能源密集型。但是，能源效率，可再生能源集成和智能基础设施管理的进步正在帮助现代数据中心减少其环境足迹，同时满足全球计算需求。
了解数据中心的功率动态对于技术专业人员，业务领导者和环境决策者都至关重要。无论您是建造服务器农场还是使用云服务，为我们的数字世界提供动力的看不见的电力都是全球能源景观的重要组成部分。
