Nano Banana 2（咒语放文末）
接着上次说到的IT总功率的计算方式：
可售IT总功率 = 标准煤（当量值） / 电力当量值折标准煤系数 / PUE /机柜负载率 / 365（天） / 24（小时）
在公式中，PUE（Power Usage Effectiveness），即电源使用效率或电能利用效率，是衡量数据中心能源效率的关键指标，也是我们理解数据中心行业投资和运营的重要前提。因此我想尝试用浅显的方式解读一下PUE。
PUE的计算公式PUE的计算公式如下:
PUE = 数据中心总能耗 / IT设备能耗
PUE的定义PUE是一个比率，用于评估数据中心能源使用效率。它被定义为数据中心总能耗与IT设备能耗之比。PUE值越接近1，表明数据中心的能源利用效率越高，IT设备所消耗的电能占总电能的比例越大，非IT设备的能耗（如制冷、供配电、照明等）越少，数据中心的“绿色化”程度越高。理想的PUE值是1.0，意味着所有进入数据中心的电能都完全用于IT设备的计算，而没有损耗在其他基础设施上。
下图中的Data Center Efficiency为PUE的倒数，研究PUE等同于研究一个数据中心的效率。在效率研究中，区分有用和无用的是很重要的。在不同的坐标系中，对有用和无用的定义大相径庭。所以说要首先搞清楚研究的坐标系。在一个数据中心效率或者PUE的研究中，供给计算机运算的电力称之为有用，也就是下图中的power to IT，其他为了数据中心计算或正常运行而提供冷却，照明，安保及等等支持性电力输出都称之为无用，也就是图中的power to secondary support。但是有人可能会argue这些都是为了数据中心正常运行提供服务的必要电力输入，但是记住数据中心的终极目的不是为了提供制冷，安保，消防等等措施或服务，而是为了输出computing。
但是我认为PUE或者Data Center Efficiency的模型中没有考虑两个问题，可能是两个个未来可以改进或提升效率的方向。
其一，没有考虑项目内新建变电站的损耗。未来的项目都是GW级的，大都需要在项目内兴建220KV或110KV变电站，大型的项目sizing问题会比较凸显，从投资角度项目会倾向提前锁定大量的电力资源提供投资的确定性，但是客户上架速度并不与underwriting设想匹配时，由于这种规划或sizing上的错配，新建变电站为了锁定批复电量会产生大量资源损耗和浪费；
其二，没有考虑电网或电厂侧的损耗。电网是有峰谷供电价差的，可以用峰谷电费价差来加权不同时段的电量。从绿色节能的角度，这种方法更能鼓励数据中心削峰填谷，调整用电时间来实现整体节能的目的。
如果知道了每种设备的效率，可以用加总法来估计出数据中心整体效率。对于每个设备而言，又可以划分出三种类型的loss。分别是：
固定损耗（no load loss），只要UPS一插电或者空调一开机就会产生的效率损失，无论机柜或IT服务器上不上架；
比例损失（proportional losses），当IT系统负载上升，相应的UPS，空调，制冷机等损耗也会成比例的递增；
平方律损耗（square-law loss）比较难理解。其物理基础公式为： 
·
：线路上的功率损耗（最终转化为热量）。
·
：流经线路的电流。
·
：线路（电缆、母线排、连接器）的电阻。
数据中心在峰值负载下的电力传输效率通常低于中低负载。电缆发热最严重的时候，正是你需要每一分电力都用于计算的时候，这是一种“惩罚机制”。这就是为什么现代绿色数据中心都在拼命推行“高压入柜”、“48V 供电架构”以及缩短供电路径的核心物理原因。
补充了背景知识，接着把目光转向PUE or DCie的两个重要影响因素：上架率和室外气温状况。下图显示了IT load上架率与数据中心效率呈正相关的关系。而且在低IT load时期，数据中心效率上升斜率更陡峭。因此得出一个结论，脱离IT上架率来讨论两个不同的数据中心的用电效率或PUE是没有意义的，并不能得出哪个数据中心设计的更优良更具效率。
随着室外气温或湿球温度的降低，数据中心运行效率得到提升，呈负相关关系。当在低气温情况下，如果得当地利用自然冷却，数据中心运行效率会得到大幅提升。
除了以上讨论的上架率和温度状况外，包括湿度，风扇清洗，备品备件及运维设置都可以对PUE or DCie产生影响，从测量角度来说变量发生改变就需要进行一次重新测量。因此从benchmarking的角度来理解，我们通常讨论效率指标时实际上讨论的是一段时间的平均值，而非瞬时的概念，瞬时的概念的统计意义尤其是对数据中心体量的测算来说意义很小。一般来说，最小的瞬时PUE or DCie指标为一小时average指标。由于上文所述的上架率和季节性等种种的影响，满载上架情况下年平均PUE是我们计算数据中心体量中应该使用的正确指标。
主要参考资料
1.Electrical efficiency measurement for data centers - APC Whitepaper
2.Electrical efficiency modeling of data centers - APC Whitepaper
3.能耗指标与数据中心规模-孙长青
4.PUE指标能准确衡量数据中心能效吗？-关于POE的设想-孙长青
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Cinematic composition, half body shot, shallow depth of field, moody blue-gray tones, glossy textures, soft rim lighting, Unreal Engine 5, Octane Render, 8K.