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数据中心

数据中心能为双碳目标做些什么?

当前,5G、云计算、人工智能等新一代信息技术快速发展,信息技术与传统产业加速融合,数字经济蓬勃发展。数据中心作为各个行业信息系统运行的物理载体,已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,在数字经济发展中扮演至关重要的角色。

近年来,我国数据中心产业快速发展,保持平均每年30%左右的增速,预计未来仍将保持快速增长的势头。与此同时,数据中心产业能源消耗、绿色和低碳发展进程正在不断引发社会关注。我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。数据中心行业亟需顺应这一发展趋势,降低碳排放,逐步实现数据中心“碳中和”目标。

国际数据中心低碳发展分析

全球主要国家都承诺最晚于本世纪中叶完成国家层面碳中和计划。基于《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》,全球178个缔约方在2016年共同签署《巴黎协定》,对2020年以后全球应对气候变化的行动做出统一安排。政府间气候变化专门委员会于2018年10月8日发布特别报告指出,将全球变暖限制在1.5℃需要在土地、能源、工业等方面加速转型,到2050年左右达到“净零”排放。该报告从对气候影响、人类发展、能源转型革命和碳减排等方面进行了研究和分析,为《巴黎协定》提供了有力的科学依据。当前世界主要经济体(如欧盟、美国、日本和韩国等)都陆续确定以2050年为国家层面碳中和时间节点。

从全球发展视角看,虽然数据中心总能耗较高,但是单位实例能耗强度呈下降趋势,总体能效不断优化提升。根据《Science》于2020年初刊登的文章《重新校准全球数据中心能耗估算》,2018年全球数据中心总耗电达到205TWh,占当年度全球总用电量的1%。但是从单计算实例来看,全球数据中心能耗强度自2010年以来每年下降20%,能源效率显著提升。在相关政策的指引和推动下,数据中心不断整合改造,逐渐从较小的传统数据中心向超大规模数据中心转变。另外,制冷、供配电、服务器单位功耗和资源池虚拟化技术的发展及优化,推动PUE值持续降低,数据中心总体能效水平不断提高。

从行业发展角度看,国际互联网龙头企业可再生能源使用计划和披露情况都相对完善。Google、Apple和Facebook分别在2017、2018和2020年完成运营体系的100%可再生能源使用,其中包含数据中心基础设施;Microsoft和Amazon也将在2025年实现完全可再生能源使用的目标。包括数据中心运营商Equinix和Digital Reality在内的头部企业,也都发布了ESG、企业环境报告或CDP项目披露等报告,披露了温室气体排放、能源及水资源使用情况、废弃物回收利用等信息。Facebook的2019年可持续发展数据报告已经达到公布各个数据中心详细的用电量、温室气体排放(范围1/2)和用水量等信息的水平。

从具体措施来看,国际互联网科技企业通过优化运营管理和前沿技术研究创新,持续推进数据中心降碳。Google在2007年实现碳中和,从2017年至今一直保持全球运营范围全年总用电量维度下的100%可再生能源使用率,但是在某些区域或时段仍依赖化石能源电力。为实现真正意义上的100%可再生能源,Google在2020年9月提出计划,到2030年在全球范围内所有数据中心以小时单位实现实时可再生能源供电,也就是24×7零碳运营管理计划。通过将采集统计的数据进行汇总分析,最终实现Google全球业务范围数据中心设施的评估、管理和优化。此外,Google还将人工智能和机器学习技术应用于数据中心冷却系统的管理,可以实现高达40%的能源节省。该系统可以学习、适应和管理数据中心冷却及电力系统,通过模型预测在未来时间点的温度和负荷,帮助提高数据中心能源利用效率。Microsoft对数据中心备用电力系统也进行了创新,并在2020年成功对氢燃料电池进行测试,为2030年以前消除柴油发电机、2050年实现消除历史所有碳排放打下基础。

国内数据中心低碳发展分析

当前,我国已经发布一系列政策推进数据中心绿色发展。2020年12月,国家发改委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局等四部委联合印发的《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》中提出,到2025年,东西部数据中心实现结构性平衡,美国站群服务器,大型、超大型数据中心运行PUE不高于1.3。2021年7月,工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,明确提出到2023年,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,绿色低碳等级达到4A级以上。北京、上海、广东和深圳等省市在近几年也陆续发布地方政策,提出要严格把关新建数据中心、推进老旧数据中心升级、加强绿色数据中心改造和提高上架率等要求。

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