2.3 國際數據中心法規和標準的制訂及研究進展

隨著Internet技術的迅速發展，以計算的設施化和集中化為特征的云計算已經成為下一代計算模式的核心。云計算的基礎設施是承載著大量服務器功能的數據中心，在云計算模式的支撐下，數據中心用于支持應用程序運行、提供海量信息，同時實現大量商業流程的自動化。云計算的普及使得對數據中心容量的需求持續上升，數據中心的服務器運行會消耗大量電力，這將造成運營成本上升，導致全球溫室氣體不斷增加。

在這種情況下，很多國家的政府和相關組織都在積極制訂數據中心能效相關標準和法規，加強能效管理。同時，鑒于氣候變化立法正在逐步加快腳步，將可能導致能源價格增長約20%，因此，對于數據中心運營者而言，在立法之前提高能效，是一個明智的選擇。

2.3.1 國家層面數據中心能效標準和法規的制訂

（1）美國環保部（ EPA）能源之星項目（Energy Star Program，EPA）能源之星項目是國際知名的以推動節能為目標的標準認證項目，它通過制訂產品能效標準，結合實施能源之星標識，為用戶選擇高能效的產品提供支持，在推動節能減排方面成績卓著。2007年，EPA開始考慮拓展能效監管范圍，從僅覆蓋產品級的能效法規，走向推動設施級能效提高，在能源之星的體系下建立數據中心能效標準和法規。2010年，針對120個數據中心能耗數據的收集，基于業界廣泛認可的PUE評價指標，EPA建立了一個交互式的能效管理評估工具，形成了一個1～100的分數評價體系。在這個評價體系中，得分為75的數據中心是指比其他所有75%的數據中心能效更高。如果某個數據中心的能效水平能夠達到最高的25%（ 75分），就可以獲得能源之星認證。獲得能源之星認證的數據中心可以得到更多的政策鼓勵和支持。

（2）美國國家數據中心能效信息項目 美國環保部和能源部在制訂數據中心能效標準和法規方面都有明確的計劃，為了防止在技術方向上發生矛盾和沖突，需要建立協調機制。為了協調美國環保部能源之星項目、美國能源部工業技術項目立即節能倡議（DOE Industrial Technologies Program Save Energy Now Initiative）和美國能源部聯邦能源管理項目（DOE Federal Energy Management Program）在數據中心能效標準上的工作，美國環保部和能源部共同發起了“國家數據中心能效信息項目”。

2010年1月，在“國家數據中心能效信息項目”框架下，8個領先的數據中心專業協會在美國華盛頓召開了數據中心能效評價標準的會議，希望能夠共同制訂數據中心能效評價標準，以便推動提高數據中心能效，減少能源消耗。在此次會議上，確定了數據中心能效標準的三大原則，即：

1） PUE作為評價數據中心能效的基礎指標。

2）計算PUE 的時候，可以利用在UPS輸出端測量的數據；鼓勵逐漸采用更加科學的方法，在IT設備處直接采集能耗數據。

3） PUE計算的能耗應當包括數據中心使用的各種能源，以及各種耗能設施，包括IT設施、制冷、照明以及其他基礎設施。

在以上原則之外，本項目還提出了如何測量專用數據中心和多用途數據中心PUE值的方法。

不僅如此，“國家數據中心能效信息項目”還致力于推動國家間數據中心能效標準合作。從2010年2月開始，項目定期召開會議，邀請來自美國、歐洲和日本的數據中心專家，以協調、統一數據中心能效評價指標集合和PUE的測量方法，共同開發更加合理的能效評價指標。

在以上標準化工作的基礎上，美國能源部與勞倫斯伯克利實驗室合作開展了能效工程師的培訓和認證工作，成立了數據中心能源實踐者項目（Data Center Energy Practitioner，DCEP）。該項目的目的是培養數據中心能效專家。2011年，該項目培養了至少200個能效工程師，獲證工程師必須通過考試，并且每3年重新認證一次。通過該項目的人員必須具有的能力：能夠識別和評估數據中心提高能效的機會；熟練應用DOE 的數據中心能效管理軟件工具；發現電力系統、供熱通風與空氣調節、信息技術管理以及現場發電；數據中心能效評估。

（3）歐盟數據中心的行為規范 歐盟在氣候變化立法方面是全球的領導者，大型的碳排放設施已經被碳排放限值和貿易規則所限制，例如，英國已經將氣候變化制訂成正式法規。據統計，2011年數據中心能耗量占到英國電力使用量的3%。英國政府要求到2050年全國溫室氣體排放減少80%。因此，提高數據中心能效已經成為歐盟國家緊迫的任務。

歐盟數據中心行為規范是在歐盟主導下，由英國計算機協會、AMD、APC、Dell、Fujitsu、Gartner、HP、IBM和Intel 等公司共同發起，以提高數據中心能效為目的的項目。歐盟數據中心行為規范項目主要針對小型數據中心開發出減少整體能耗和碳排放的解決方案，要求遵循行為規范的數據中心必須實施節能最佳實踐方案、滿足采購標準，同時每年報告能耗。對于數據中心的設備提供商，為了符合行為規范，需要開發和使用高能效的服務器和低功耗的中央處理器（Central Processing Unit，CPU），從而保證在降低能耗的情況下，具有相同的處理能力。該項目鼓勵使用軟件，特別是虛擬化的方法來管理能耗，提高服務器的使用率。

（4）新加坡綠色數據中心標準 2011年3月，新加坡政府發布了《新加坡綠色數據中心標準——能源與環境管理系統標準》，這個標準基于當時正在研制的國際能源管理標準ISO 50001，由新加坡國家標準化局SPRING和新加坡信息通信發展局共同開發。在標準發布的聲明中，新加坡政府指出，調查顯示新加坡最大的10個數據中心的耗電量相當于13萬家庭用戶的用電量。到2015年，新加坡的數據中心數量增長超過了50%。本標準的實施緩解了數據中心增長帶來的用電壓力。

2.3.2 國際標準化組織數據中心能效標準協調項目

（1）ISO/IEC JTC1 數據中心能效研究組 2009年10月，國際標準化組織ISO/IEC JTC1成立了數據中心能效研究組（ JTC1 Study Group on Energy Efficiency of Data Centers，SG-EEDC），研究數據中心能效的市場需求，并推動相關內容的討論，為在JTC1中成立相關的標準工作組提供基礎材料。研究組的目標如下：

1）開發與數據中心能效相關的數據與定義。

2）開發評價數據中心能效并得到廣泛認可的技術指標。

3）開發最佳實踐數據庫。

4）開發針對數據中心的能源管理標準。

目前SG-EEDC 已經召開了多次會議，并已經發布了相關研究成果。鑒于JTC1在國際信息技術標準化方面的影響力，在JTC1的框架下統一全球的數據中心能效標準是一個可能而且可行的方式。

（2）國際電信聯盟 國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）中從事信息通信技術的電磁環境影響以及與氣候變化的關系的標準化工作組（ITU-T SG5）。在數據中心能效和環境影響方面，ITU-T SG5致力于研究能效評價指標、最佳實踐和測量方法。作為一個國際標準組織，ITU-T SG5希望能夠把目前的標準化工作進行統一。同時，在歐洲地區性標準化組織中也發起了綠色數據中心協調項目工作，例如CEN/CENELEC/ETSI綠色數據中心協調工作組（Coordination Group on Green Data Centers，CGGDC）。

2.3.3 企業聯盟數據中心能效標準項目

（1）綠色網格組織 在制訂數據中心能效標準方面，綠色網格組織（The Green Grid，TGG）是一個最有影響力的組織，很多現存的標準都引用TGG開發出的技術指標。TGG是一個由信息技術設備廠商組成的、以提高數據中心能效為目的的協會。到目前為止，TGG已經成功地開發了包括PUE、數據中心架構效率（Data Center Infrastructure Efficiency，DCiE）、碳利用效率（Carbon Usage Effectiveness，CUE）和水利用效率（ Water Usage Effectiveness，WUE）等多個廣泛使用的與數據中心相關的效率指標，用以全方位支持數據中心擁有者評價和比較效率，并為提高效率提供技術方案。

在建立指標體系的基礎上，TGG還開發了數據中心成熟度模型（Data Center Maturity Model，DCMM），涉及電源、制冷、計算、存儲和網絡等方面，幫助用戶評估當前數據中心的能效和成熟度，并為下一步提高能效、增強可持續性提供指導。為了加強與我國數據中心設施廠商的聯系，TGG正在計劃建立中國辦公室。

（2）美國綠色建筑協會 美國綠色建筑協會（U.S.Green Building Council，USGBC）是致力于倡導綠色建筑的企業協會，其開發的LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）綠色建筑認證已經成為評估建筑節能的重要指標。2010年11月，USGBC發布了名稱為《建筑設計與建設》的新版LEED評估系統草案，其中包括對數據中心能源管理的要求。雖然數據中心與普通建筑有很大的差異，業界對于USGBC 涉足數據中心也有不同的看法，但是LEED認證向數據中心的延伸將為數據中心節能帶來新的要求和挑戰。

（3）美國采暖、制冷與空調工程師學會 美國采暖、制冷與空調工程師學 會（American Society of Heating，Refrigerating and Air-conditioning Engineers，ASHRAE）是以促進建筑加熱、通風、空調和制冷等方面科學技術的發展為目標的國際組織。作為技術專家組織，ASHRAE于2011年2月發布了“數據中心綠色技巧”，提供了節能和節水戰略技巧，為數據中心的運營者、工程師和咨詢師提供幫助?！皵祿行木G色技巧”雖然還不是標準，但是為提供統一的工程、技術規范，以及方法、過程和實踐提供很好的借鑒。

（4）歐洲FIT4Green組織 作為歐盟第七框架計劃支持的項目，FIT4Green組織倡導信息技術設備本身對能耗的敏感性，推動采用虛擬化、集群以及自動化計劃提高數據中心的靈活性，并提倡通過操作優化提高數據中心的能源效率，同時將環境影響作為數據中心服務等級協議的重要指標。

2.3.4 各主要國家數據中心的標準情況

（1）美國 美國在數據中心方面的標準目前主要包括：《數據中心電信基礎設施標準》（《Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers》）（ANSI/TIA/EIA-942）、《數據中心基礎設施分級標準》（《Data Center Site Infrastruc-ture Tier Standard：Operational Sustainability》）和《數據中心設計與實施的最佳實踐》（《Data Center Design and Implementation Best Practices》）（ANSI/BICSI 002—2011），以下是對這三項標準的相關概述。

《數據中心電信基礎設施標準》（ANSI/TIA/EIA-942）是美國電信產業協會（TIA）、TIA技術工程委員會（TR42）和美國國家標準學會（ANSI）批準的，旨在為數據中心設計和安裝提供要求和指導方針。該標準主要對數據中心設計、電纜系統基礎設施、電信空間和布局、電纜系統、電纜路徑和數據中心冗余等方面進行了要求和規定，并對電信系統、建筑和結構、電系統和機械系統等方面進行分級，分別分為四級：TierⅠ，TierⅡ，TierⅢ和TierⅣ。

《數據中心基礎設施分級標準》（2010）是由美國國際正常運行時間協會（Uptime Institute）制訂的。該標準將數據中心基礎設施分為四級：TierⅠ，TierⅡ，TierⅢ和TierⅣ，在不同等級中分別對其建筑結構安全性、電源等進行詳細的要求。

《數據中心設計與實施的最佳實踐》（ANSI/BICSI 002—2011）是2011 年美國國家標準學會與美國國際建筑業咨詢服務協會（Building Industry Consulting Services International，BICSI）共同頒布的。該標準是美國至今最為完善的數據中心設計和實施標準。該標準對數據中心基礎設施的可靠性和可用性采用了五種運維等級與五類風險程度而構建出兩維的基礎設施可用性類別F0～F4。五種運維等級主要設定了數據中心基礎設施允許的年度計劃、維護的時間范圍及相關特征說明；五類風險程度主要依據停機涉及地域范圍的程度以及停機時間對關鍵業務設施和企業的影響所確定。

（2）歐盟 2008年，歐盟發布了《數據中心能效行為準則》（《European Code of Conduct on Data Centre Energy Efficiency》）。該準則主要包括范圍、目標、承諾和監測等部分。范圍部分對數據中心進行了定義，并闡述了標準主要覆蓋的兩大領域：IT負載和除IT設備以外支持IT設備工作的負載。承諾和監測部分規定了參與者和簽約方在數據中心能效評定方面的責任和義務以及數據收集和分析的要求。同時，歐盟發布了《數據中心能效行為準則最佳實踐》（V1.00），為數據中心運營者提供最佳的實踐清單，2009年更新發布了V2.00版本。

（3）日本 日本數據中心協會（Japan Data Center Council ，JDCC）制定了《數據中心設施標準》（《Data Center Facility Standard》）。該標準主要是在金融信息系統中心（The Center for Financial Industry Information Systems，FISC）標準和日本電子信息技術產業協會（Japan Electronics and Information Technology In-dustries Association，JEITA）標準的基礎上，參考《數據中心電信基礎設施標準》（ANSI/TIA/EIA-942）、《數據中心基礎設施分級標準》（Uptime Institutie）及ASHRAE和IEEE相關標準和規范作為指南，同時考慮日本數據中心的現實情況編制的（見圖2-5）。該標準將數據中心服務水平分為四級：Tier1、Tier2、Tier3和Tier4。該標準評價的項目分為標準項目和推薦項目，標準項目包括對地震風險系統設施風險和運營控制風險等的評價；推薦項目在標準項目的基礎上增加了對環境系統的評價（見圖2-6）。

（4）新加坡 2010年，新加坡信息技術標準委員會、新加坡資訊通信發展管理局與新加坡標新局共同發布了《新加坡綠色數據中心標準——能源與環境管理體系（SS564：2010）》。該標準主要是為提升數據中心能效和降低對環境的影響。該標準實質上是一個認證管理體系，主要由三部分組成：認證管理系統、數據中心能效測試和追蹤方法及一套最佳實踐匯編。該標準通過基礎設施能效、環境情況、空氣管理參數、冷卻參數等基礎參數來對數據中心進行評估和管理。

（5）其他國家（地區）除美國、歐盟、新加坡之外，德國信息技術、通信與新媒體協會2010 年發布了《可靠數據中心指南 第二版》（Reliable Data Center Guide V2）。澳大利亞目前在數據中心方面沒有制訂專門的標準，主要采用美國的標準。2011年年底韓國知識經濟部提出將數據中心的綠色認證作為其能源政策的一部分。

以上概要介紹了國際上在數據中心能效標準和法規制訂方面有一定影響的項目。目前在中國，中國通信標準化協會、中國電子技術標準化研究院以及中國標準化研究院等單位已經或正在考慮開展相關的工作。

在云計算的時代，信息技術服務可以遍布世界的所有角落，支撐云計算的數據中心也可能分布在世界上的不同國家，如果不同地區的標準和法規不統一，數據中心的運營者需要考慮遵循不同國家對于數據中心能效的標準和法規，增加了運營者的負擔，影響云計算應用的推廣。

相反，如果全球數據中心能效標準和法規能夠在指標和方法上更趨統一，這樣不僅可以方便數據中心的運營者更好地遵循法規，推動基于云計算技術的信息社會的進一步發展，同時也可以保證提高能效技術的廣泛共享和應用，從而更好地促進全球的節能減排，減少信息社會發展對于氣候變化的影響。