當前，5G、云計算、人工智能等新一代信息技術快速發展，信息技術與傳統產業加速融合，數字經濟蓬勃發展。數據中心作為各個行業信息系統運行的物理載體，已成為經濟社會運行不可或缺的關鍵基礎設施，在數字經濟發展中扮演至關重要的角色。近年來，我國數據中心產業快速發展，保持平均每年30%左右的增速，預計未來仍將保持快速增長勢頭。與此同時，數據中心產業能源消耗、綠色和低碳發展進程正在不斷引發社會關注。2020年9月22日習近平總書記在75屆聯合國大會上首次做出我國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的莊嚴承諾。數據中心行業也亟需順應這一發展趨勢，降低碳排放，逐步實現數據中心“碳中和”目標。
1、國際數據中心低碳發展分析
全球主要國家都承諾最晚于本世紀中葉完成國家層面碳中和計劃。基于《聯合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》，全球178個締約方在2016年共同簽署《巴黎協定》對2020年以后全球應對氣候變化的行動做出統一安排。在2018年10月8日政府間氣候變化委員會發布特別報告提出將全球變暖限制在1.5℃需要在土地、能源、工業等方面加速轉型，到2050年左右達到“凈零”排放。該報告從對氣候影響、人類發展、能源轉型革命和碳減排等方面進行了研究和分析，為《巴黎協定》提供了有力的科學依據。當前世界主要經濟體，如歐盟、美國、日本和韓國等都陸續發布確定2050年為國家層面碳中和時間節點。
從全球發展視角看，雖然數據中心總能耗較高，但是單位實例能耗強度呈下降趨勢，總體能效不斷優化提升。根據2020年初《Science》刊登的文章《重新校準全球數據中心能耗估算》，2018年全球數據中心總耗電達到205TWh，占當年度全球總用電量的1%。但是從單計算實例來看全球數據中心能耗強度自2010年以來每年下降20%，能源效率顯著提升。相關政策的指引和推動下,數據中心不斷整合改造，逐漸從較小的傳統數據中心向超大規模數據中心轉變。另外，制冷、供配電、服務器單位功耗和資源池虛擬化技術的發展和優化，推動PUE值持續降低，數據中心總體能效水平不斷提高。
從行業發展角度看，國際互聯網龍頭企業可再生能源使用計劃和披露情況都相對完善。Google、Apple和Facebook分別在2017、2018和2020年完成運營體系的100%可再生能源使用，包含其數據中心基礎設施，Microsoft和Amazon也將在2025年實現完全可再生能源使用的目標。包括數據中心運營商Equinix和Digital Reality在內的頭部企業，也都發布了ESG、企業環境報告或CDP項目披露等報告，披露了溫室氣體排放、能源及水資源使用情況、廢棄物回收利用等信息。Facebook2019可持續發展數據報告已經達到公布各個數據中心詳細的用電量、溫室氣體排放（范圍1/2）和用水量等信息的水平。
從具體措施來看，國際互聯網科技企業通過優化運營管理和前沿技術研究創新持續推進數據中心降碳。Google在2007年實現碳中和，從2017年至今一直保持全球運營范圍全年總用電量維度下的100%可再生能源使用率，但是在某些區域或時段仍依賴化石能源電力。為實現真正意義上的100%可再生能源，Google在2020年9月提出計劃，到2030年在全球范圍內所有數據中心以小時單位實現實時可再生能源供電，也就是24/7零碳運營管理計劃。通過將采集統計的數據進行匯總分析，最終實現Google全球業務范圍數據中心設施的評估、管理和優化。此外，Google還將人工智能和機器學習技術應用于數據中心冷卻系統的管理，可以實現高達40%的能源節省。該系統可以學習、適應和管理數據中心冷卻、電力系統和泵的運行速度，通過模型預測隨時間推移在未來時間點的溫度和負荷，幫助提高數據中心能源利用效率。Microsoft對數據中心備用電力系統也進行了創新，并在2020年已經成功對氫燃料電池進行測試，為2030年以前消除柴油發電機并實現2050消除歷史所有碳排放打下基礎。
2、國內數據中心低碳發展分析
當前，我國已經發布一系列政策推進數據中心綠色發展。2020年12月國家發改委、中央網信辦、工業和信息化部、國家能源局等四部委聯合印發的《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》中提出到2025年東西部數據中心實現結構性平衡，大型、超大型數據中心運行PUE不高于1.3。2021年7月，工信部印發《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》，明確提出到2023年，新建大型及以上數據中心PUE降低到1.3以下，綠色低碳等級達到4A級以上。北京、上海、廣東和深圳等省市在近幾年也陸續發布地方政策，提出要嚴格把關新建數據中心、推進老舊數據中心升級、加強綠色數據中心改造和提高上架率等要求。
我國數據中心能效水平近些年不斷提高，部分優秀綠色數據中心案例已全球領先。根據工信部《全國數據中心發展指引》數據，截至2019年年底，全國超大型數據中心平均PUE為1.46，大型數據中心平均PUE為1.55；規劃在建數據中心平均設計PUE為1.41左右，超大型、大型數據中心平均設計PUE分別為1.36、1.39，預計未來幾年仍將進一步降低。從綠色技術來看，國內數據中心不斷創新綠色節能新應用，多個數據中心獲得由開放數據中心委員會（ODCC）與中國信通院、工信部新聞宣傳中心、綠色網格等聯合開展的“數據中心綠色等級評估”AAAAA等級。
從行業角度看，近年來我國互聯網科技企業可再生能源應用、碳中和路徑規劃和披露水平上也在加快完善。阿里巴巴、秦淮數據、萬國數據、百度的個別數據中心實現了較大規模市場化綠電交易。螞蟻集團公布碳中和目標，承諾2030年實現凈零排放；百度公布在2030年實現集團運營層面的碳中和目標；騰訊、阿里也陸續宣布啟動碳中和規劃。同時，更多互聯網科技企業開始自愿披露ESG或其他能源相關信息。據《綠色云端》統計，目前在我國22家主流互聯網科技企業當中，55%的企業披露了用電總量，50%的企業披露了溫室氣體排放總量，41%的企業披露數據中心PUE信息，55%的企業將環境、社會、公司治理納入企業管理體系。但是從顆粒度和披露范圍看我國數據中心能源信息披露尚不完善，仍需進一步提高。
3、我國低碳數據中心發展路徑分析
為實現我國2060年碳中和目標，數據中心行業各方亟需加快研究設立碳中和數據中心目標并付諸實踐。包括但不限于以下方面：堅持資源環境優先原則，充分考慮資源環境條件提高數據中心效率；深化探索節能減碳技術在數據中心全生命周期建設運營中的應用；在自有場所建設自然冷源、余熱回收利用或可再生能源發電等清潔能源利用系統；實施綠色施工，盡可能減少對環境的負面影響；使用綠色電力、節能產品，并逐步建立健全綠色供應鏈管理制度。
積極進行技術創新
大力開展節能減排技術研發創新，體系化優化提升整體能效。大規模采用模塊化建設方式，采用先進高效的IT、網絡、供電制冷技術與方案，如獲得“DC-Tech創新先鋒”榮譽的液冷、微模塊、一體柜、高性能存儲網絡、低時延異構數據中心等等新技術，提升數據中心算力算效，降低總體碳排放。鼓勵采用智能化系統和平臺優化數據中心整體能效，持續降低數據中心PUE、WUE。大力開展氫能、儲能、新能源技術研發應用，積極探索優化新的制氫方法提升效率降低成本；推動使用氫燃料電池、鋰電池儲能等替代備用柴油發電機，將新能源與數據中心建設應用聯動協同，推動數據中心加快低碳發展。
可再生能源交易
另外，隨著電力市場化改革的推進，市場化采購可再生能源項目試點正在加快推進。2020年伴隨著“可再生能源電力消納保障機制”的正式考核與運行，可再生能源將進入更多的省級電力市場，近期包括廣東、山東、京津冀區域在內的省市已出臺相關政策。分布式和大型集中式可再生能源項目發展也正在提速。目前，通過分布式可再生能源以光伏發電形式為主，已經在部分園區投產使用。投資建設大型集中式可再生能源項目從長遠來看也是一種可行選擇。此外，購買綠色電力證書也是助力企業實現碳中和的可行的輔助選項。
數據中心溫室氣體核查
為響應國家政策并更好地推動數據中心行業節能減排，中國信息通信研究院云大所和中國標準化研究院資環分院聯合產業界發布了首個數據中心溫室氣體核查標準——《溫室氣體排放核算與報告要求數據中心》（T/EES 0001-2021）團體標準，開展了一系列數據中心低碳等級評估評測，根據數據中心建設運營所處的階段劃分為規劃類、設計類和運營類，從能源和碳利用效率CUE、碳排放強度、低碳節能技術與方案、低碳戰略與管理等維度進行評價，通過標準和測試工作加速推動數據中心節能減排技術探索和管理模式創新，樹立綠色低碳發展示范和標桿，助力數據中心行業高質量發展。
零碳管理披露體系
此為填補我國科技企業信息披露體系的空白并引導推進其逐步全面詳實的披露主要能耗、碳排放等信息，中國信息通信研究院云大所設計了適用于國內科技企業的零碳管理披露體系框架來衡量企業在綠色低碳管理、電能、化石燃料和水資源的消耗、不同邊界范圍的碳排放和社會影響等十個方面的情況，并將在雙碳公共服務平臺上展示優秀披露科技企業案例。一方面，各科技企業的用能和排放量數據，可以作為政府制定政策和監管的參考和依據；另一方面，管理架構、用能和排放數據可以幫助企業自身更好地評估低碳節能風險和機遇，降低碳相關經營風險，并對企業經營決策進行支撐。
4、總結
雙碳目標任重而道遠，業界為此在不斷努力。2021年數據中心高質量發展大會，中國信通院云大所牽頭發布了《低碳數據中心發展白皮書（2021）》；百度、秦淮、阿里、中金、京東、有孚、萬國、騰訊、電信、OPPO、中聯等業界領先的數據中心運營方的優秀數據中心積極 參與了數據中心低碳等級評估活動；多家企業參與了DC Tech互聯網科技企業零碳管理披露項目。數據中心作為能源消耗較大的行業需要從多方入手，加大數據中心技術創新力度、著力提升數據中心的能效水平、推動進行溫室氣體核查等相關工作、推進零碳管理披露層次、持續擴大可再生能源應用范圍，助力國家的雙碳戰略。
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