背景
大數據中心是新基建的七大領域中的一項組成部分，對於大雲物移智來說屬於確保計算力的最低層基礎設施，數據中心耗電巨大的特點使其被普遍作為“高耗能產業”對待。
能耗指標
數據中心的能耗指標即PUE，是評價一個數據中心能源效率的最重要指標,是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比。這裡所指的能源即電力，從而也成為了PUE指標的侷限之一。
PUE = 數據中心總設備能耗/IT設備能耗
最理想的狀態是PUE=1，即數據中心總設備能耗等於IT設備能耗，其他配套設施沒有用電。當然這個理想狀態在目前的技術條件下只能不斷向1去靠近，而無法完全做到等於1。
國家及各地對於PUE指標的限制
全國：工業和信息化部、國家機關事務管理局、國家能源局三部門聯合印發的《關於加強綠色數據中心建設的指導意見》，明確提出到2022年，數據中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型、超大型數據中心的電能使用效率值達到1.4以下，高能耗老舊設備基本淘汰，水資源利用效率和清潔能源應用比例大幅提升，廢舊電器電子產品得到有效回收利用。
上海：上海市經信委、發改委頒佈的《關於加強上海互聯網數據中心統籌建設的指導意見》，新建互聯網數據中心PUE值嚴格控制在1.3以下，改建互聯網數據中心PUE值嚴格控制在1.4以下。
杭州：杭州市經信局、杭州市發改委聯合發佈《關於杭州市數據中心優化佈局建設的意見》中的目標為，至2025年數據中心普遍達到三星級以上標準，新建數據中心PUE（能源使用效率） 值不高於1.4，改造後的數據中心PUE值不高於1.6。
山東：山東省政府印發的《關於山東省數字基礎設施建設的指導意見》中，要求自2020年起，新建數據中心PUE值原則上不高於1.3，到2022年年底，存量改造數據中心PUE值不高於1.4。
小結：通過對比以上全國和部分省市的指標限制，未來總體的一個趨勢是新建數據中心PUE會被要求限制在1.3以下，改造的存量數據中心PUE要求在國家要求的1.4附近。
影響PUE的敏感因素
電氣負載能耗
指數據中心開關設備、不間斷電源（UPS）、配電單元等消耗的總能耗。是數據中心總設備能耗的組成部分。
機械負載能耗
指數據中心製冷設備、泵、風機等消耗的總能耗。是數據中心總設備能耗的組成部分。
製冷能耗
指數據中心場地內通過蒸氣壓縮、通風、減溼、蒸發、吸收和吸附等方式實現製冷和加溼所耗費的能耗總和。是數據中心總設備能耗的組成部分。
IT設備能耗
指數據中心IT設備能耗消耗的總能耗。是數據中心總設備能耗的組成部分。在PUE計算公式中既是分子的組成部分也是分母。
降低PUE的方法及手段
浸沒式液冷
浸沒式液冷為把服務器浸在液體裡循環冷卻，利用絕緣冷卻液代替風冷的方式，在這種方式下不需要用到任何的風扇或者空調等冷卻設備也節省了不少空間。這是目前降低PUE的手段中效率最高的一種，根據公式PUE = 數據中心總設備能耗/IT設備能耗，浸沒式液冷的方法能夠將機械負載能耗和製冷能耗降低到幾乎為0的水平，而在數據中心總設備能耗中，機械負載能耗和製冷能耗是除了IT設備能耗外最大的兩個部分，因此分子大幅度的降低使PUE的值也能夠降低到1附近。
優化選址
對於數據中心建設來說，選址的重要性體現在多個方面，包括氣象條件、電力能源供應、電力能源的成本、人力成本、當地通訊基礎設施情況、交通運輸條件等。對於降低PUE來說，最重要的因素就是氣象條件，再具體到能耗就是當地氣溫對降低製冷能耗的幫助。
以貴州為例，貴州地處北緯24°～29°，屬於亞熱帶季風氣候，平均海拔為1100米，全年平均氣溫為14℃～16℃，夏季平均氣溫則只有22.5℃。這個溫度是IT設施運行最合適的溫度。因此諸多互聯網公司和通信運營商都選擇在貴州建設自己的數據中心。
再以張北的氣象條件為例，張北地處北緯41度，年平均氣溫3.2℃，從數據中心運行角度全年採用自然新風製冷模式天數可達到350天以上。預計全年只有兩週需開啟傳統的壓縮機空調製冷的運行方式使製冷能耗能夠降低近60%。阿里張北數據中心的設計PUE為1.25,最低可達1.13。
因此從優化選址的手段降低PUE，最理想的方式是建設的地點的氣溫能夠恰好維持在IT設施最合適的運行溫度附近，使暖通設備的製冷能耗降到最低。其次是選取氣溫較低又不至於酷寒的數據中心場址，雖然從運行人員舒適角度不及前者，但是對於降低PUE來說，降低製冷能耗的原理是一樣的。
改進工藝系統
改進工藝系統的目的是期望降低機械負載能耗、製冷能耗和IT設備能耗。
以阿里千島湖數據中心為例，利用深層湖水製冷並採用阿里巴巴定製硬件，設計年平均PUE低於1.3，最低時PUE1.17。淳安地區年平均氣溫17度，其常年恆定的深層湖水水溫讓數據中心90%的時間都不依賴湖水之外的製冷能源。工藝系統設計上，使千島湖深層湖水通過完全密閉的管道流經數據中心，幫助服務器降溫，再流經2.5公里的青溪新城中軸溪，作為城市景觀呈現，最終自然冷卻後再回到湖中形成一個完整的閉環。
在2014年，微軟開啟了代號為“Natick”的海底數據中心計劃，把該數據中心部署在了蘇格蘭奧克尼群島附近水域的海底，該項目的目的是為了研究利用可再生能源向沿海城市提供互聯網服務，提升上網速度的可行性是否存在。該數據中心位於海面以下36米的地方，由從奧克尼運行的海底電纜進行供電。本質上是利用海水冷卻IT設施達到降低PUE的目的。
合理規劃IT設備
數據中心規劃設計中，一般以單機架功率為最小統計單位，服務器電源需要進行交直流轉換，轉換過程中電源本身需要消耗一定電力也產生了電氣負載能耗。因此合理的確定IT負載率能夠從降低電氣負載能耗的角度降低PUE值。
IT負載率是IT設備實際所需要的功率與額定負載時所需的功率的比值，計算方式為：IT負載率=IT設備實際所需功率/IT設備額定功率。在不同的行業數據中心建設過程中，規劃的IT負載率取值有很大不同並且直接與經濟效益掛鉤，在能耗指標相同的情況下，IT負載率取值0.9或1的差別就可以使放置的IT服務器數量相差10%。
服務器電源交直流轉換過程中本身消耗一定的電力，這個過程大致有以下幾個階段：
1、低負載情況下，電源轉換效率很低，更多的電力消耗在電源本身上；
2、隨著負載增加，轉換效率迅速上升，負載為40%-60%時轉換效率達到最高；
3、負載超過60%後，電源轉換效率隨負載升高緩慢降低。滿負載時電源轉換效率反而相對較低。
真正在服務器運行的過程中，都不會以額定功率運行，這就為通過合理確定IT負載率來降低PUE提供了空間。
以IT總功率表示的數據中心規模一般由以下公式確定：
IT總功率=Q÷8760÷PUE÷ρ（其中：Q—年耗電量、PUE—年均PUE、ρ—IT負載率）
由公式可知，IT負載率的大小，直接影響到整體數據中心的規模，也可以直接影響到數據中心的PUE指標。合理的確定IT負載率可以使數據中心的電源始終維持在一個轉換效率最高的水平，從而通過降低電氣負載能耗的方法降低PUE值。
可再生能源的使用
大量國內外數據中心包括以上提到的案例中，建設過程中都已經考慮了使用可再生能源，使用風電、光伏等可再生能源作為數據中心的部分電力和能源來源對於減少碳排放和保護環境有積極作用，但是對於PUE的降低沒有作用，這也體現了僅僅將PUE作為數據中心能耗指標的侷限性。從電力消耗來說，可再生能源的使用對於減少整個數據中心的耗電量沒有作用，但是從能源消耗的角度，可再生能源大幅度的降低了對於傳統由燃煤、天然氣等化石能源產生的電力的需求。
結論
1、PUE是評價一個數據中心能源效率的最重要指標，但是也有侷限性。
2、未來總體趨勢是新建數據中心PUE會被要求限制在1.3以下，改造的存量數據中心PUE要求在國家要求的1.4附近。
3、浸沒式液冷是降低PUE的最有效方法，但是絕緣冷卻液的研發和冷卻液對設備的長期影響需要有較大投入。
4、場址溫度對於PUE值有很大關係，在選址上最佳的場址為其溫度常年穩定保持在IT設施的最佳運行溫度區間。其次為場址常年氣溫較低但又不至於處於酷寒地區。本質都是降低製冷能耗來降低PUE值。
5、通過改進工藝系統來降低PUE值是目前成熟的技術手段，通過湖水冷卻和海水冷卻能夠降低數據中心的製冷能耗。但是這種方式下由於工藝系統相對複雜，數據中心佔地面積略大。
6、合理確定IT負載率能夠在IT總功率是一個恆定值的情況下通過維持電源在一個最高效轉換區間來降低PUE值。
7、可再生能源的使用能夠大幅度降低碳排放和促進環保，但是僅僅從PUE角度，則對降低指標沒有幫助。這也是PUE指標的侷限之一。