数据中心全生命周期降碳路径探讨
人不负青山，青山定不负人。
为应对全球温室气体排放问题，我国提出“2030年碳达峰，2060年碳中和”的双碳战略。
不可否认，数据中心的确是现代经济体系中一大排碳源，同时也应看到，我国数据中心消耗了全社会用电量的约2%，支撑了占全国GDP约36.2%的数字经济规模，对提升全社会生产效率和全要素生产率作用巨大。
数据中心产业蓬勃发展是数字经济的必然趋势，碳中和的实现也是人类社会可持续发展的应有之义。因此，数据中心的远景发展目标中，碳中和无法缺位。碳中和将是数据中心可持续发展的必答题。
碳中和——数据中心长远发展的必答题
在双碳战略的背景下，整个社会对数据中心产业提出新要求。一方面，要求来自于政策的直接引导；另一方面，要求来自于数据中心用户自身绿色发展的间接“施压”。
1、政策直接引导
短短两年内，国家和地方持续出台一系列引导数据中心绿色发展的措施，对数据中心PUE提出了明确指标，并给出相应整改措施。
工信部出台的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中明确规定，到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。
《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》指出，到2021年底，全国数据中心平均利用率力争提升到55%以上，总算力超过120 EFLOPS，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下。
部分省份也同样发布本地区内的数据中心能耗政策。山东提出自2020年起，新建数据中心PUE值原则上不高于1.3；广东规定，2023-2025年，在上架率达70%和能耗强度降低目标完成的前提下，再考虑支持新建及扩建数据中心项目节能审查。
2、用户间接“施压”
碳中和辐射至全行业各个领域中，“绿色低碳”对社会整体的影响愈发深刻。近年来，ESG逐渐成为衡量企业综合实力的体系，甚至成为影响企业获得投资的重要考量，其中的Environment环境因素被放在了重要位置。于现代数字经济体系下的企业而言，要想真正实现节能降碳，必然会对乘数效应的“底座”——数据中心，提出更加严格的降碳要求。
据悉，某头部互联网企业表示，将会逐渐提升对隐形碳排放的重视程度，并承诺推动整个供应链脱碳。用户端的需求也将间接影响国内IDC 运营商的战略布局。
自身革新＋外力助推
——数据中心碳中和全景
1、全生命周期降碳：
数据中心碳中和的必然路径
据产业测算，到2025 年，若要完全满足中国数据量的增长，需要430万个IDC机柜。赛迪数据也显示， 2020-2025年间需要建设的机柜数约为 203万个。数据中心数量的增长，毋庸置疑会带来能耗的增长。
因此，无论是新建数据中心，还是改造老旧数据中心，都需要从数据中心产业的全生命周期去考虑其节能减排的路径。
布局侧：选址自然条件优越区域
数据中心选址是首要一步，也是关键一步。
今年，我国正式提出启动东数西算工程。不容置否，部分中西部地区在自然条件上得天独厚的优势将有效助力数据中心减排。
节能降耗方面，数据中心的制冷系统能耗占了总能耗的40%左右，而西部地区海拔高，环境温度低，利于散热，更加节能。华为云在贵州省贵安新区选址建设数据中心，采用直通风自然冷却，冷风经大楼百叶窗送进机房，热风经热通道从楼顶排出，极大提高了制冷效率，使能效比降至1.12。
电力供应方面，选址风电、水电、光电等清洁能源丰富的地区，可以有效提高数据中心绿电使用比率。UCloud优刻得上海青浦数据中心屋面全面采用光伏发电系统铺设，以确保温室气体零排放。
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设计侧：系统考察整体要素
数据中心的建筑设计需考虑机架、布线、配电、制冷、散热、服务器、处理器等多个因素，是一个复杂的系统“工程”。
华为云贵安数据中心在初期设计阶段多管齐下，采用多种技术，覆盖整个数据中心环节。在供电环节，用功率半导体替换铜器件，进一步降低供电损耗；在服务器运行时，运用人工智能算法进行削峰平谷以实现服务器间负荷均；在散热环节，充分利用贵州的自然环境优势，引入了液冷技术、直通风自然冷却和中温冷冻水系统，提升了设备密度与能效比。
合理又智能的设计可以在很大程度上减少数据中心多方面能耗。
用能侧：可再生能源+储能创新应用
数据中心的能源使用结构会直接影响碳排放量。《中国数字基建的脱碳之路：数据中心与5G减碳潜力与挑战（2020-2035）》指出，加速向100%可再生能源转型可以从根本上帮助数字基础设施产业减少碳排放，是行业迈向碳中和的优先路径。
在新能源方面，秦淮数据提出在2030年实现100%可再生能源目标；数据港提出 2030 年实现运营范围内所有新一代超大规模数据中心100%采用可再生能源。
在储能方面，科华数据研发了“数据中心后备储能管理系统”，通过新能源及综合智慧能源管理，打造“源、网、荷、储”一体化系统，推进数据中心等细分场景的低碳优化建设与运营。
提升可再生能源比率，优化储能系统，对节能减排有直接影响。
运维侧：智能技术提升运维能效
新型数据中心逐渐迭代发展，其运维手段也有所升级。
2020年，科华数据基于对大数据分析和AI技术的智慧能源管理节能项目研究，打造了AI Energy Expert（智慧能源专家系统），将AI深度学习算法应用在数据中心，通过建模、采集、实验、训练、制定策略，自动寻找各制冷环节最佳能效点；同时，引入AI智慧算法，通过AI实时寻优，可获得大型数据中心机房精密空调温度的群控策略、冷水机组和水泵等制冷系统的最优控制策略，实现数据中心总体能耗最优的智慧运行。
依靠数字化手段，引入智能化技术，是进一步优化能源效率和运维效率、实现“绿色低碳数据中心”的必经之路。
2、完善配套体系：
打造数据中心减排良好环境
监管侧：政府＋第三方机构齐发力
数据中心碳中和目标的实现，亦缺少不了外力作用。相关政策的约束和第三方机构的监督会敦促数据中心更严格地落实碳中和规划。
工信部发布的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》明确指出，建立绿色数据中心全生命周期评价机制，完善能效监测体系，实时监测PUE、水资源利用效率（WUE）等指标，深入开展工业节能监察数据中心能效专项监察。
除了政府政策，也出现了具有公益性质的第三方服务机构，主要向数据中心提供咨询、检测、评价、审计等服务，这一做法创新了绿色评价及服务模式。目前，已有多家数据中心自主利用第三方服务机构开展绿色评测，并依据评测结果开展有实效的绿色技术改造和运维优化。
在监督实施上，严格节能降碳相关政策执行，通过绿色电价、节能监察、环保监督执法等手段加大落实力度。
工具侧：市场、资本助力数据中心碳中和
市场做为“无形的手”，在数据中心碳减排的后端扮演了重要角色。无论是碳排放权交易市场还是绿电交易市场，数据中心都积极参与其中以降低能耗。
在绿电交易方面，万国数据计划在未来10年内向中广核新能源采购绿色电力，合计采购电量不低于20亿千瓦时，同时双方将就绿电交易、绿证交易、新能源投资、“源网荷储”一体化等服务及相关领域展开深度合作。
此外，金融机构及资本则需根据绿色政策进行合理地投融资、借贷款、利率调整等资源配置行为，打造绿色金融产品以助推数据中心减排。人民银行宣布创设碳减排支持工具这一结构性货币政策工具，支持数据中心等重点领域的碳减排技术发展。
仅仅碳中和？
——数据中心可持续发展不止于此
实现碳中和于数据中心而言，既是“义无反顾”，也是“益无反顾”。
一方面，数据中心在现代经济体系的重要性和自身高耗能的特殊性赋予了其节能降碳的社会责任，因此义无反顾；另一方面，高能耗也必然会给数据中心运营商带来高成本，提高能源使用效率就是在一定程度上降低成本，因此“益无反顾”。
然而数据中心的碳中和，从长远的角度来看只是至关重要的一步，要想实现高质量、可持续的发展不能仅仅止步于碳中和。
施耐德电气发布的《中国数据中心可持续发展之旅》白皮书中，明确搭建了衡量数据中心可持续发展评价体系，其中不仅包括能源和温室气体，还涵盖了水、废弃物、土地与生物多样性的指标，倡导将这5大要素和23个关键指标融入到数据中心的全生命周期过程中，全方位多层次地评估数据中心。
部分地区对数据中心产生的多层面环境影响也采取了实践措施。根据《云南省大数据中心发展专项规划》，云南省将对数据中心的土地占用、水环境、大气环境、噪声、固体废弃物采取防治措施，推动数据中心向节能低碳之外的可持续发展之路迈进一步。
实现数据中心碳中和道阻且长，但行则将至，产业链上下游企业将承担起各环节的减碳责任，助推数据中心行业行稳致远。
IDCC2021
如果你对数据中心碳中和相关话题感兴趣，欢迎参与12月21-22日在深圳市举行的 第十六届中国IDC产业年度大典。
届时，大典特设“数据中心碳中和”分论坛，聚焦数据中心产业在“双碳”战略下的新变革，围绕“赋能社会可持续发展”，与相关政策主管部门、数据中心服务商、各行业用户、研究机构等共同探讨数据中心相关政策、社会对数据中心碳中和的要求、绿色金融工具体系、前沿技术对数据中心节能的助力、数据中心节能技术与设备等话题，探索数据中心绿色低碳发展的可行路径。
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