书名：绿色数据中心运行技术及实践
书号：978-7-5198-9813-7
定价：98元
作者：吴杏平,刘军,彭元龙
出版时间：2025-06-13
出版社：中国电力出版社
页码： 224    字数(千字)：217
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

本书对绿色数据中心发展趋势、算力调度管理、制冷系统能耗优化、能耗管理平台等关键技术进行详细分析和论述。读者可在书中快速找到相应内容进行参考，由此促进绿色数据中心双碳管理水平提升。

内容介绍

本书结合国家“双碳”战略和数据中心技术发展，对绿色数据中心运行技术及实践进行介绍。本书内容涵盖数据中心基本概念、绿色低碳发展趋势、碳核算及低碳管理、IT 设备功率管理技术、算力资源能耗优化、清洁能源利用和电网互动、数字孪生、制冷系统能耗优化，同时还阐述了绿色数据中心低碳运行管理平台架构、设计和功能，以及绿色数据中心低碳运行管理平台及实践应用情况。 本书可供从事数据中心运行管理的工程技术人员或研究者参考，还适合对绿色数据中心感兴趣的社会各界人士阅读。
本书适用于本书可供从事数据中心运行管理的工程技术人员或研究者参考，还适合对绿色数据中心感兴趣的社会各界人士阅读。

前言

前言 当前数字化已经渗透到我国经济社会发展的方方面面，与人民生产生活密切相关。数据中心作为支撑数字化的新型基础设施，随着数字化的发展而快速发展。据统计，目前我国数据中心年电能消耗已超过1500 亿kW·h，预计到2030 年，这一数字将达到4000 亿kW·h，碳排放增长率将超过300%。随着数据中心能耗的不断攀升和我国“双碳”战略政策的实施，数据中心高能耗问题和绿色低碳发展受到了广泛的关注。 为支撑能源电力数字化转型和新型电力系统建设，国家电网有限公司（以下简称“国家电网”）建立了两级的数据中心体系，在全国建设北京、上海和西安三个集中式数据中心，在经营区域内各省建立省级数据中心，支撑电网生产经营各项业务和近10 亿人口的供电服务数字化。建设绿色低碳数据中心是国家电网落实国家“双碳”战略的不懈追求。 国家电网有限公司信息通信分公司（以下简称“国网信通公司”）作为国家电网信息通信领域专业公司，高度重视数据中心的低碳运行管理工作，结合多年的数据中心运行管理工作，开展了数据中心低碳运行技术研究与实践。为了让更多读者了解绿色数据中心低碳运行相关的技术和进展，国网信通公司组织专家编写了本书，旨在对绿色数据中心发展趋势、算力调度管理、制冷系统能耗优化、能耗管理平台等关键技术进行详细分析和论述。 本书分为8 章，第1 章主要介绍数据中心基本概念、我国“东数西算”工程、数据中心绿色低碳发展趋势。第2 章论述数据中心碳核算概念、方法和低碳运行框架与关键技术。第3 章从IT 设备供电和功率管理的角度，介绍服务器功率模型、服务器功率超分配技术和集群功率控制技术。第4 章从算力低碳运行角度，对通用算力、智能算力的调度与能耗优化技术进行详细阐述。第5 章在第4 章基础上，进一步结合电网互动和清洁能源利用，讨论数据中心工作负载调度和电网需求响应技术。第6～7 章主要介绍数字孪生技术及在制冷系统能耗优化中的应用，第6 章阐述数据中心数字孪生概念、建模方法、能耗优化的方法，第7 章结合数据中心的实际运行情况，介绍基于数字孪生技术对制冷系统能耗进行优化方法。第8 章综合上述研究成果，阐述绿色数据中心低碳运行管理平台架构、设计和功能，以及绿色数据中心运行实践情况。 由于绿色数据中心低碳运行技术还处在不断演进发展过程之中，相关技术仍在快速发展变化之中，加之编者的知识水平有限，书中难免存在疏漏，恳请各位读者批评指正。 编者 2024 年12 月

目录

目录
推荐序一
推荐序二
前言
第1 章 概论 1
11 数据中心 1
111 数据中心概念 1
112 数据中心组成 3
113 我国数据中心发展现状 8
12 我国“东数西算”工程 9
121 整体布局 9
122 节点定位 10
13 “双碳”政策与绿色数据中心 11
131 数据中心能耗构成 11
132 温室效应和“双碳”政策 12
133 数据中心绿色低碳相关标准和规范 14
134 绿色数据中心能效指标 15
14 数据中心的发展趋势 18
15 本书组织结构 20
16 本章小结 21
第2 章 数据中心碳核算及低碳管理 22
21 碳足迹核算 22
211 基本概念 23
212 碳核算范围 25
22 数据中心生命周期划分 27
23 数据中心全生命周期碳核算方法 29
231 确定温室气体种类 29
232 划分核算范围 29
233 收集活动水平数据和相应的排放因子 32
234 计算数据中心碳排放量 35
24 数据中心低碳管理 35
241 IT 设施低碳运行 38
242 基础设施低碳运行 40
243 清洁能源使用 41
25 本章小结 41
第3 章 数据中心IT 设备功率管理技术 42
31 基本概念 42
311 数据中心供电架构 42
312 处理器动态调频调压与功率封顶 44
32 基于机器学习的服务器功率预测 46
321 服务器功率模型 46
322 服务器功率预测 47
33 数据中心功率超分配技术 49
34 服务器集群功率控制技术 56
35 本章小结 62
第4 章 数据中心算力资源能耗优化技术 63
41 通用算力资源管理技术 63
411 基本概念 64
412 基于强化学习的虚拟机能耗感知调度方法 66
42 智能算力资源管理技术 72
421 基本概念 72
422 基于任务分类与懒同步的智能算力能耗优化 73
423 典型分布式机器学习负载的分类与预测方法 76
424 分布式机器学习节点间参数“懒同步”机制 80
43 本章小结 85
第5 章 数据中心清洁能源利用和电网互动技术 86
51 数据中心清洁能源利用和参与电网互动背景 86
511 数据中心参与新型电力系统需求响应发展潜能 86
512 面向清洁能源利用的数据中心参与电网互动政策及
标准 88
52 数据中心的清洁能源利用 90
521 数据中心的能耗模型 91
522 数据中心工作负载 96
53 面向清洁能源利用的数据中心参与电网互动技术 102
531 面向清洁能源利用的数据中心参与电网互动形式与
分类 103
532 数据中心的需求响应类型 104
533 基于激励的数据中心需求响应 105
54 面向清洁能源利用的数据中心参与电网互动展望 113
541 关键技术面临的问题及解决思路 113
542 数据中心参与电网互动未来发展目标 114
55 本章小结 115
第6 章 数据中心制冷系统数字孪生技术 116
61 数据中心数字孪生技术 116
611 基本概念 116
612 数据中心数字孪生的应用价值 117
613 数据中心数字孪生的实现方式 118
62 数据中心制冷系统数字孪生模型构建方法 119
621 数字孪生模型特点及建模难点 119
622 通过一维、三维模型耦合实现全链路建模 122
623 数据中心数字孪生模型构建方法 122
63 利用数字孪生模型优化制冷系统能耗的流程 127
631 制冷系统能耗优化的常用手段 127
632 基于数字孪生模型进行系统节能优化控制 129
64 数字孪生模型与AI 控制模块间交互 135
641 基于数字孪生CFD 平台的AI 控制架构 136
642 AI 控制模块与数字孪生CFD 平台模型接口 138
65 本章小结 140
第7 章 数据中心制冷系统能耗优化技术 142
71 制冷系统能耗优化方法 142
72 制冷系统运行现状 143
721 制冷系统运行现状调研 143
722 制冷系统存在的问题 143
73 制冷系统设备优化的分析方法 146
731 数据中心制冷系统全年冷负荷实测分析 146
732 冷水机组运行策略分析 146
733 冷冻水泵运行策略分析 148
734 冷却水泵运行策略分析 149
735 冷却塔运行策略分析 150
74 建立数据中心制冷系统数字孪生模型 150
741 数据中心负荷输入 150
742 数据中心制冷系统建模原理 151
743 建立制冷系统模型 153
744 制冷系统对数据中心PUE 的影响分析 153
745 冷冻水泵定流量与变流量的对比分析 154
746 冷冻水出水温度对系统能耗的影响分析 156
75 制定制冷系统优化措施及运行策略 156
751 基于数字孪生模型制定制冷系统优化措施 156
752 利用AI 技术制定数据中心制冷系统运行策略 158
76 本章小结 161
第8 章 绿色数据中心低碳运行管理平台及实践 162
81 数据指标体系 162
82 平台整体架构 167
83 平台主要功能 170
831 数据采集和存储 170
832 能耗数据分析计算 171
833 服务器功率控制 172
834 能效感知的算力调度 174
835 数字孪生建模和优化 175
836 用户界面 177
84 绿色运行实践 184
841 机柜级节能调节 185
842 机房级节能调节 186
843 数据中心级节能调节 188
844 自然冷源利用 189
845 液冷机房 190
846 光伏能源利用 191
85 本章小结 192
缩略语 194
参考文献 196