推动数据中心绿色低碳发展
作者：蒋洪强、李勃、张伟（生态环境部环境规划院）
近年来，随着我国信息化进程加速发展，数字经济逐步成为驱动我国经济增长的核心力量。据统计，2020年，我国数字经济总量规模和增长速度居世界前列，规模达到39.2万亿元，占GDP比重为38.6%。数据中心作为数字经济的承载体也与日俱增，建设体量和建设规模不断扩大。由于数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、****等基础设施的运行，能耗和碳排放增长迅速。在我国力争实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的背景下，数据中心正面临严峻的节能降耗和温室气体排放挑战，如何实现绿色低碳高质量发展尤其值得关注。
数据中心能源消耗与碳排放现状
数据中心的能耗和碳排放贯穿其全生命周期过程。其中，运营阶段最多，包括机房内服务器运行、空调设备的制冷和运行、办公区域人员用电以及其他装置设备用电等。我国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心***2020》指出，近年来，我国数据中心能效水平不断提高，超大型数据中心平均电能利用率（PUE）为1.46，部分优秀绿色数据中心已全球领先，PUE可达1.2-1.3。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长，明显高于世界平均水平。这一方面是因为我国的数据中心建设规模增速较快；另一方面，我国的数据中心节能存在较大的提升空间。
据测算，到2021年，全国数据中心机架规模（标准机架为换算单位，以功率2.5千瓦为一个标准机架）达到543.6万架，较2020年增加27%；电能利用率（PUE）达到1.35，碳排放强度（CUE）为0.82。2021年，全国数据中心能源消耗达到2166亿千瓦时，较2020年增加44%，占全社会用电量的2.6%左右；二氧化碳排放量约1.35亿吨，较2020年增加3915万吨，占全国二氧化碳排放量的1.14%左右。
数据中心未来能源消耗与碳排放时空变化特征
依据工业和信息化部《全国数据中心应用发展指引》《我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）》《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》等文件要求，基于数据中心绿色发展的关键指标设置不同情景方案，选取中情景方案，笔者对2025和2030年等数据中心能源消耗和二氧化碳排放的时空变化状况进行了预测。
到2025年，全国数据中心机架规模将达759万架，较2021年增长40%，能源消耗总量达3500亿千瓦时，较2021年增加62%，约占全社会用电量4%，电能利用率（PUE）1.30；二氧化碳排放2.1亿吨，较2021年增加54%，占全国二氧化碳排放量的比例接近2%，碳排放强度（CUE）为0.76。从重点区域来看，长三角机架规模最大（192.9万架），京津冀及周边地区能源消耗总量（1111亿千瓦时）和二氧化碳排放量（8657万吨）最多。从各省来看，河北、广东、江苏、上海和浙江机架规模、能耗总量和二氧化碳排放最大，5个地区加和占全国一半左右。由于***、甘肃、贵州和宁夏等全国一体化算力网络国家枢纽节点建设，机架规模年均增速超过20%，能源消耗总量和二氧化碳排放量占比上升至13%左右。
到2030年，全国数据中心机架规模将达1125万架，较2021年和2025年分别增加107%和48%；能源消耗总量5915亿千瓦时，较2021年和2025年分别增加173%和69%，占全社会用电量5%以上，电能利用率（PUE）降到1.30以下；二氧化碳排放约3.4亿吨，较2021年、2025年分别增加152%、64%，占全国二氧化碳排放量的比例接近3%。***、甘肃、贵州和宁夏等全国一体化算力网络国家枢纽节点，机架规模占比上升到14%，能源消耗和二氧化碳排放总量占比超过13%。
在“十四五”“十五五”期间，全国数据中心机架规模继续保持高速增长的趋势，在钢铁、水泥、化工、有色等行业逐步实现碳排放达峰并进入平台期时，数据中心成为二氧化碳排放持续增长的少数行业。在国家对于数字经济发展的倚重与政策倾斜背景下，数据中心二氧化碳排放量与机架规模、电力消耗深度挂钩，短时间难以扭转其二氧化碳排放量增长的态势。目前数据中心相关政策已关注到其高耗能属性，但对于供电侧的**较为被动，数据中心可能是2030年碳达峰难度最大的行业之一。
加快推动数据中心绿色低碳发展的建议
一是优化数据中心空间布局。**数据中心等新基础设施绿色低碳高质量发展的相关政策。开展数据中心等新基础设施的政策、规划与项目环境影响评价。推动做好新建超大型、大型数据中心和改造升级存量“老旧小散”数据中心的资源环境承载能力评估与空间布局，尽量布局在绿色能源丰富地区。建立数据中心电能利用率（PUE）、水利用率（WUE）、碳排放强度（CUE）和可再生能源利用率（RER）等核心指标组成的绿色低碳综合评价体系。制订数据中心等新型基础设施“三线一单”生态环境分区管控和准入清单，制订节能审查、能耗双控、碳排放影响评价等技术规范。
二是调整数据中心用能结构。创新数据中心就地消纳可再生能源的用电机制，实现“数据中心与可再生能源”深度融合。支持数据中心集群配套可再生能源电站，支持数据中心采用大用户直供、拉专线、建设分布式光伏等方式提升可再生能源电力消费。扩大可再生能源市场化交易的试点范围、拓展绿证核发范围，鼓励数据中心企业参与可再生能源市场交易。加快以数据中心作为用电方参与到碳市场交易，**数据中心和5G等新型基础设施相关碳排放权登记、管理和结算细则。
三是构建数据中心高效节能体系。从高效IT设备、高效制冷**、高效供配电**和高效辅助**等大力推广整机柜服务器技术、温水水冷服务器、水冷技术、空调技术、不间断电源（UPS）、模块化不间断电源（UPS）和绿色运维管理技术等具有前瞻创新和应用市场的能效技术。重点突破和继续研发冷板式冷服务器、液冷技术、10kV交流输入的直流不间断电源**和数据中心能耗监测及智能运维管理**等前沿节能技术。创新节能减碳管理机制，提升绿色低碳意识与管理能力。
来源： 我国环境
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