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“碳达峰、碳中和”目标下应三管齐下 有效发挥数据中心集群化阶乘化降耗效应

数据中心是数字经济时代的核心基础设施和国家战略资源。《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》中指出,优化数据中心基础设施建设布局,加快实现数据中心集约化、规模化、绿色化发展。《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》明确提出,推动数据中心绿色可持续发展。当前,在我国提出2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”的宏伟目标下,数据中心行业能耗问题再次受到社会各界广泛关注。应当深刻认识数据中心行业耗能的特殊规律,建立更加科学精准的数据中心行业单位GDP能耗分层测算体系,形成更加弹性合理的跨域数据中心耗能统筹体系,探索更加绿色低碳的数据中心集群化发展道路。

一、正本清源,当前数据中心能耗测算方法易导致“双重失真”问题

按照现有行业能耗指标测算方法,数据中心产业一直被界定为高能耗产业,并受到能耗指标审批等方面严格限制,甚至有人称其为“不冒烟的钢厂”。然而,数据中心的“高能耗”问题,很大程度上是沿用传统测算方法,只算了数据中心和5G产业自身的小账,忽略了其对数字经济乃至经济社会数字化转型发展的大账,与钢铁等传统产业耗能问题应区别看待。实际上,数字经济的耗能产出结构具有“二重叠加”的特殊属性,即每“耗费”在数据中心上的一度电,其不仅仅是为数据中心运营企业贡献了一定数据中心运营产值,同时也为运行在其上的各种云计算大数据互联网服务等应用类产业贡献了大量运营产值。据测算,每消耗1吨标准煤,能够为数据中心直接贡献产值1.1万元,并可贡献88.8万元的数字产业化增加值,同时还可带动各行业数字化转型,间接产生360.5万元的产业数字化市场(已剔除这些厂商业务中与数据中心不直接相关的部分)。总的看,占我国全社会用电量约2%的数据中心,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。

当前通行的数据中心行业能耗指标测算方法存在两方面失真问题:一是“行业失真”,即在测算单位能耗产出时不计入数据中心运行的各类应用类产业产值,导致数据中心自身产业的整体耗能测算水平被人为严重放大;二是“区域失真”,即由于数字经济的跨地域特性,相关应用类产业并不一定被统计入数据中心所在属地,导致数据中心所在地实际上在被动分摊应用类产业所在地的耗能指标压力。可见,所谓数据中心“高耗能”问题很大程度上是测算方法失真所致,并不完全符合行业实际,应在统计方法层面优化改进,更好引导产业健康有序发展。

二、挖潜提质,数据中心自身发展不平衡不充分的结构性问题亟待解决

我们从数据中心的建设标准、建设模式、建设布局、技术创新和资源调度等五个方面探索了数据中心节能降耗空间,测算结果显示:到2025年,我国数据中心年用电量可由4000亿度降低到3000亿度左右,节省约3000万吨标准煤。其中,我国数据中心产业东西发展不平衡和可再生能源利用不充分的问题是当前制约数据中心整体耗能水平的进一步下降的两个关键性因素。

一是数据中心东部供给不足和西部供给过剩的结构性矛盾较为突出。当前,东部发达地区特别是北上广深等一线城市能耗指标极为受限,由于数据中心在单位GDP能耗及其产业带动的经济效益被严重低估,省内进行用电指标规划时,通常向其他高GDP产出的企业倾斜,加上从省到市层层指标分解,可预留给数据中心建设的能耗指标十分有限,难以支撑大型以上数据中心在东部地区落地。此外,受限于目前省际之间没有建立较为成熟的能耗指标跨域调配机制,西部能耗指标充裕地区和东部能耗指标严重紧张地区无法实现能耗指标的均衡配置,过剩问题和严重不足现象并存。据测算,我国数据中心依托西电东输的用电量约为21.44亿度,平均用电损耗约6%。如将部分东部地区算力需求转移到西部,“东数西算”联合“西电东输”,可节省1.3亿度电、3.9万吨标准煤。可见,当前应加快推动“东数西算”“南数北算”等国土空间跨域算力资源统筹调度机制,形成“全国一盘棋”的一体化算力资源跨域调度和开发利用体系。

二是数据中心行业对清洁能源的开发利用和节能新技术的应用程度还有较大提升空间。一方面,我国数据中心产业在清洁能源替代认识上亟待加强。为抵消数据中心能源消耗快速增长对气候环境的不良影响,全球数据中心企业纷纷开始倡导使用可再生能源为数据中心供电。据统计,截至2020年10月,已有Facebook、苹果、谷歌、Rackspace、微软、Equinix等33家全球化数据中心企业先后承诺将100%使用可再生能源,并为此设置了中期与远期目标。如Facebook在2019年已实现可再生能源总电力占比达到86%,并承诺2020年底起100%使用可再生能源。微软2019年已实现60%的目标,并计划于2023年实现70%的可再生能源利用率。然而,据不完全统计,目前国内明确提出100%可再生能源目标的头部数据中心企业仅秦淮数据一家,其宣称新一代超大规模数据中心可再生能源使用量占比37%,已高于行业平均水平。另一方面,目前我国特别是西部地区对清洁能源的开发利用和节能新技术应用还有很大的提升空间。阿里巴巴在杭州建设采用液冷技术的数据中心,将电能利用效率由1.3降低到1.09以内,每年节省7000万度电。据测算,我国西北部地区每年弃风弃光电量约125亿度,如果在这些地方依托电厂和电网布局就近建设大型以上数据中心,每年可节省375万吨标准煤,同时可以促进清洁能源开发利用,有效降低中西部地区弃风和弃光电量,进一步减少碳排放。

三、三管齐下,国内服务器,加快建立全国一体化的数据中心集群降耗机制

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