一文了解智算中心PUE、TUE、WUE等名词含义

2025-01-04 22:03   北京  

前言,最近在学习各类智算中心相关资料,经常看到PUE等各类评价指标,每个“名词代表含义各有不同,今天汇总了PUE、TUE、WUE、CUE、CP、NP、SP、TER共8项指标和大家简单聊聊。

一、PUE-电源使用效率

PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量数据中心能源效率最常见的评价指标,定义为数据中心总能耗与IT设备总能耗之比,公式如下:

PUE = 数据中心总能耗/IT设备能耗

数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷、配电和照明等系统的能耗,PUE值恒大于1,越接近1表明非IT设备耗能越少,即能效水平越好。

举例:下图为某典型数据中心各个系统耗电量占比,其中IT设备耗电量占比为46%,数据中心基础设施耗电量为54%,则PUE=1/46%=2.17

2021年,国家发布《数据中心能效限定值及能效等级》将数据中心的能效等级分为了3级,分别对应不同的PUE数值,具体如下:

  • 1级 数据中心PUE≤1.20

  • 2级 数据中心PUE≤1.30

  • 3级 数据中心PUE≤1.50

二、TUE-总电能利用效率

为了更精准的评价电能利用率,最近看到有个新的名称“TUE”,全称为Total-Power Usage Effectiveness,由于IT设备的电力消耗有相当一部分在运行过程中用在了解决芯片散热冷却上,真正用在计算上的用电效率为总电能使用效率,即总的电力消耗与纯IT设备计算用电之比。
TUE = 数据中心总能耗/IT设备纯算力能耗
TUE和PUE类似,数值越小越接近于1,表示数据中心的能效越好,表明更多的能源用于实际工作负载,而不是浪费在非工作负载的消耗上。TUE更能反映真实的总电能利用效率。
三、WUE-水资源利用效率
随着数据中心建设规模的扩大,冷水系统应用越来越广泛。对水资源和自然环境影响越来越大若采用蒸发冷却方案,其对清洁水的要求也越来越高。从能源利用的综合角度来看,单纯地靠PUE指标难以全面准确地评估数据中心的能耗水平,为全面合理地评价绿色数据中心工程,TGG在2009年首次提出并引入针对水利用效率评价的WUE(Water UseageEffectiveness)指标。水利用效率作为评价数据中心用水状况的指标,定义为数据中心水资源的全年消耗量与数据中心IT设备全年耗电量的比值,单位为L/kW·h,公式如下
WUE =数据中心水资源的全年消耗量/ IT设备全年耗电
总耗水量的组成:蒸发用水量+飘逸用水量+排污用水量+湿度调节用水量,WUE和PUE呈现负相关。
四、CUE-碳利用效率
碳利用效率(carbon usage effectiveness,CUE)是测量和评价数据中心碳利用效率的指标,其计算方式为数据中心温室气体全年排放总量与数据中心IT设备全年消耗电量的比值,单位是吨每千瓦时[tCO2e/(kW·h)],其中tCO2e指二氧化碳排放当量值。
CUE = E总排放量/IT设备全年耗电
上面公式中,E总排放量是指核算各个源头的能源(如电、天然气、柴油等)占比、碳排放因子、排放量,进行CO2当量转换,扣除应用其他方式获得的对应碳抵消量,最终获得的碳排放量。
五、CP、NP、SP和TER的含义

上图来自《超云AIDC基础设施建设白皮书》

以上这些指标共同构成了一个全面的评估框架,用于评价智算中心在能源利用、环境影响、计算力、运载力和存储力以及综合服务能力等方面的性能。通过这些指标,可以对智算中心的设计、建设和运营进行优化,以实现更高效率和更好性能。

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