深挖電力數(shù)據(jù)價值 賦能數(shù)據(jù)中心發(fā)展

鄭思達

“冀北當前在運數(shù)據(jù)中心43個，我們已經(jīng)獲取了各數(shù)據(jù)中心96點負荷數(shù)據(jù)、負載率、日電量、業(yè)擴辦理的相關數(shù)據(jù)，已可以進行下一步的測算和負載率的預測了?！?月1日，國網(wǎng)冀北營銷服務中心大數(shù)據(jù)實驗室迎來了一場關于進一步深化數(shù)據(jù)應用的研討會，該中心專責王耀宇向大家提出了自己的建議。這是營銷服務中心今年以來組織開展的第5次研討會，形成了一系列數(shù)據(jù)應用成果。該中心將數(shù)據(jù)加工，通過可視化的展現(xiàn)形式，直觀、清晰的展示出冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心分布情況、企業(yè)電量變化與能耗告警、未來容量預測等情況，靈敏感知各類用電信息。

2021年9月，根據(jù)營銷服務中心編制的《關于電力看冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心運行情況的報告》分析顯示，冀北地區(qū)在運數(shù)據(jù)中心共43個，主要分布在張家口、廊坊，規(guī)劃建設中具有報裝意向的數(shù)據(jù)中心共56個;1—8月冀北地區(qū)在運數(shù)據(jù)中心累計用電量同比增長42.28%，用電量持續(xù)攀升，成為拉動地區(qū)經(jīng)濟增長的重要引擎。該分析報告獲得了河北省委省政府多名領導批示肯定。

冀北地區(qū)發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)具備得天獨厚的優(yōu)勢，2020年河北省發(fā)布《河北省數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃（2020-2025年）》和《河北省大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提升行動計劃（2020-2022年）》，提出“1+3+6”數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，其特殊地理區(qū)位和資源稟賦、京津冀產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展和非首都功能疏解均為冀北地區(qū)承接首都優(yōu)質數(shù)據(jù)資源外溢提供了機遇，亦為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展提供了有利條件。

為進一步適應數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，更好服務政府科學決策和經(jīng)濟社會發(fā)展，國網(wǎng)冀北電力有限公司充分發(fā)揮數(shù)字賦能作用，通過電力大數(shù)據(jù)開展冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心運行與用能監(jiān)測分析。作為牽頭單位，營銷服務中心在夯實數(shù)據(jù)基礎、挖掘數(shù)據(jù)價值、強化數(shù)據(jù)分析等方面做文章，充分發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)覆蓋范圍廣、體量大、實時性強等特點，借助“透視鏡”全面剖析冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心的“羽化蝶變”，為全省培育數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展新動能、打造數(shù)字經(jīng)濟新優(yōu)勢提供重要參考和依據(jù)。

夯實數(shù)據(jù)基礎激發(fā)數(shù)據(jù)創(chuàng)新活力

在國家數(shù)字經(jīng)濟和“新基建”的戰(zhàn)略背景下，河北省搶抓數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展新機遇，數(shù)字產(chǎn)業(yè)化發(fā)展實現(xiàn)新突破，推動冀北數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。然而，僅利用數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟等宏觀數(shù)據(jù)指標分析數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)情況，具有一定的滯后性，亟需建立可靠、全面、高頻的數(shù)據(jù)指標，及時反映宏觀經(jīng)濟運行情況。電力大數(shù)據(jù)具有真實、精準、客觀、動態(tài)、實時等突出特點和明顯優(yōu)勢，對數(shù)據(jù)中心發(fā)展狀況、趨勢變化等監(jiān)測分析具有重要的應用價值。

要分析好數(shù)據(jù)，掌握好數(shù)據(jù)內容是重要前提，營銷服務中心在前期開展了大量調研工作。由于冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心類型較多，各類數(shù)據(jù)中心用能特點差異較大，需要摸清各用戶設施運營情況、經(jīng)營方向、用能情況，調研難度大。為建立準確可靠的冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心臺賬，營銷服務中心大數(shù)據(jù)攻關團隊在2021年5月對冀北五地市的43個數(shù)據(jù)中心逐一走訪調研，總里程超200公里、詢問上百個問題，主要對冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心的機房信息、機架信息、服務器信息、能效信息、數(shù)據(jù)中心運行特點、電源類型使用占比、電源負載率情況等信息進行詳細記錄，作為數(shù)據(jù)中心“畫像寶典”。

“冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心調研工作協(xié)調流程復雜、工作量大，有很多信息是需要線下實地走訪記錄的，我們的攻關團隊調研組提前熟悉各數(shù)據(jù)中心的運行情況并與地市供電公司、各數(shù)據(jù)中心負責人員多次溝通協(xié)調，最終促成為期一個月的集中調研，形成了內容詳實的第一手資料?！睜I銷服務中心專責王耀宇說。

由于數(shù)據(jù)中心用電負荷、日電量等數(shù)據(jù)質量存在缺失、異常等問題，這對冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心能效等分析造成巨大的干擾。為了使得分析結果科學準確，營銷服務中心創(chuàng)新采用了多種數(shù)據(jù)清洗、修復等方法，綜合運用隨機插補法、多重插補法、熱平臺插補法、貝葉斯、隨機森林、決策樹等方法對數(shù)據(jù)進行插補、替換、校驗，結合數(shù)據(jù)中心臺賬信息，著力開展系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)修復。

挖掘數(shù)據(jù)價值數(shù)據(jù)賦能監(jiān)測分析

豐富的電力大數(shù)據(jù)是一座待挖掘的“金礦”，如何讓這座“金礦”充分發(fā)揮價值，才是工作的核心。營銷服務中心基于電力大數(shù)據(jù)，結合冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心用能情況展開多維分析，形成分析結論并提出相關建議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心科學管理，為政府部門科學精準施策提供重要參考依據(jù)。

“從數(shù)據(jù)中心用能趨勢來看，數(shù)據(jù)中心能耗水平較高，由于數(shù)據(jù)中心內部設備復雜，運算設備需要消耗大量電能，年綜合能源消費量往往達到5000噸標準煤以上。數(shù)據(jù)中心是典型的高耗能產(chǎn)業(yè)，電費約占運行成本的80%，如何有效節(jié)能是數(shù)據(jù)中心面臨的首要問題?！睜I銷服務中心技術信息部副主任程杰介紹到。

為向數(shù)據(jù)中心提供優(yōu)質的用能建議，首先，營銷服務中心結合前期調研基礎，開展用能監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，主要通過比對在運數(shù)據(jù)中心的整體用能水平，判別企業(yè)實際經(jīng)營情況與用能特征，并采用RBF（徑向基函數(shù)）神經(jīng)網(wǎng)絡模型，把各業(yè)務類別、節(jié)能改造作為能效影響因子，為數(shù)據(jù)中心能耗提供評估基準。其次，營銷服務中心充分發(fā)揮攻關團隊成員的專業(yè)及技術優(yōu)勢，高效遷移整合前期研究探索過程積累的先進經(jīng)驗加快模型迭代完善，通過對模型的不斷優(yōu)化，最終實現(xiàn)了在運數(shù)據(jù)中心的用能分析。

基于用能監(jiān)測數(shù)據(jù)分析成果，營銷服務中心進一步開展數(shù)據(jù)中心用能分析可視化場景建設。目前，冀北43個在運數(shù)據(jù)中心的用電量及負荷情況已全部納入監(jiān)測，總體用電負荷呈現(xiàn)日間負荷水平較高、季節(jié)性差異明顯的特征。通過能效評估分析，主動推送相關數(shù)據(jù)到各數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)中心提供實時監(jiān)測及預警服務，為客戶提供舒適化、多元化服務。

數(shù)據(jù)中心用能分析可視化場景建設的應用，帶來了極大的便捷與應用價值。營銷服務中心專責王耀宇欣喜介紹到，“以前想要了解各個數(shù)據(jù)中心用能情況，需要登錄多個業(yè)務系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)整理分析，要花費一整天的時間，既費時又費力。現(xiàn)在好了，通過觀測企業(yè)能耗情況，并與同行業(yè)標準對標，能耗水平高低一目了然，促使企業(yè)優(yōu)先選用高性能、低功耗主設備，積極開展節(jié)能技術開發(fā)，以此有效提高能源利用率、降低平均PUE值（數(shù)據(jù)中心能源效率評價指標），推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗?！?/p>

動態(tài)預測容量合理規(guī)劃電網(wǎng)布局

冀北區(qū)域數(shù)據(jù)中心運行情況監(jiān)測顯示，預計在2022年，冀北地區(qū)大數(shù)據(jù)服務器規(guī)模突破200萬臺，其中承德、張家口（張北、懷來）、廊坊在線運營服務器規(guī)模分別突破20萬臺、100萬臺、90萬臺，將建成國家新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地。

“隨著數(shù)據(jù)中心項目的發(fā)展，運行服務器規(guī)模和用電容量都會隨之增長，但現(xiàn)有的供電方式、地區(qū)網(wǎng)架結構和供電能力都不足以支撐數(shù)據(jù)中心項目的發(fā)展。根據(jù)我們內部預測，到2022年末，在建數(shù)據(jù)中心項目新增用電需求將持續(xù)增加。因此，需要密切跟蹤項目建設和運行情況，及時了解項目用電需求，提前規(guī)劃、建設配套電網(wǎng)工程?！碑叧徽f。

營銷服務中心開展客戶報裝容量預測分析研究，根據(jù)數(shù)據(jù)中心項目歷史數(shù)據(jù)中心數(shù)量、規(guī)模、地理位置分布、負載率、年電量等信息大數(shù)據(jù)，總結數(shù)據(jù)中心用電特性，通過Pearson（皮爾遜）相關系數(shù)計算，篩選出與因變量有較強相關關系的特征，選取日期特征（年、月）和用電量特征（當月用電量、上月用電量、上上月用電量），容量特征（業(yè)擴報裝容量變更）6大特征指標作為報裝容量預測模型構建的依據(jù)，引入隨機森林、XGBoost（極致梯度迭代提升樹）模型機器學習算法，建立數(shù)據(jù)中心報裝容量動態(tài)預測模型，結合客戶用電現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，分析及預測數(shù)據(jù)中心未來一年容量需求，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心臺變設備負載率的長期發(fā)展趨勢研判、負載率自動預警、合理容量區(qū)間自動推薦、容量優(yōu)化決策自動建議等功能。

據(jù)王耀宇介紹，通過探索數(shù)據(jù)中心行業(yè)報裝容量測算方法，目前已實現(xiàn)43個在運數(shù)據(jù)中心的實時監(jiān)控和評價，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心臺變設備實時監(jiān)測、超限自動預警、推薦合理容量區(qū)間、提供增容/改造等業(yè)務決策自動化建議等功能。為進一步提升服務品質，營銷服務中心還著力優(yōu)化數(shù)據(jù)中心行業(yè)服務策略，輔助電網(wǎng)企業(yè)提前規(guī)劃，合理建設配套工程，同時為政府部門掌握數(shù)據(jù)中心投運和用能情況、實現(xiàn)科學管理與決策提供重要參考依據(jù)。

營銷服務中心技術信息部副主任程杰表示：“2022年作為《河北省大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提升行動計劃（2020-2022年）》的收官之年，我們將繼續(xù)深挖電力大數(shù)據(jù)應用，強化數(shù)據(jù)應用模式和管理創(chuàng)新，持續(xù)密切跟蹤冀北地區(qū)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能效優(yōu)化情況，更好服務政府管理決策及地方社會經(jīng)濟發(fā)展，助力公司數(shù)字化轉型發(fā)展?！?/p>