一、国际数据中心产业发展现状
　　
　　1.国际数据中心能耗情况
　　
　　全球数据中心虽总能耗高,但总体能效不断优化提升,数据中心碳排放增长备受关注。近年来,全球数据中心规模总体平稳增长,2019年全球数据中心机架数量达到750万机架,安装服务器6300万台,预计未来几年总体规模仍将平稳增长,平均单机架功率持续提高。数据中心总能耗持续攀升,2018年全球数据中心总耗电达到205TWh,约占当年全球总用电量的1%。全球数据中心虽然总体能耗高,但是单位实例能耗强度下降,总体能效不断优化提升。单从计算实例来看,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。
　　
　　目前,国际上,数据中心以及ICT产业的能耗和碳排放增长已经备受关注。根据华为瑞典研究院,2020年全球ICT产业的能耗约20,000亿千瓦时,预计到2030年最高将增长61%至32,180亿千瓦时;并且,根据研究显示,全球ICT产业的温室气体排放量占比将会从2007年的1%～1.6%,增长到2040年的14%以上。
　　
　　2.国际数据中心降碳政策
　　
　　全球主要国家都承诺最晚于2050年前实现碳中和,并发布了一系列降碳政策和措施。美国政府承诺到2030年,温室气体排放水平比2005年减少50%～52%。最终到2050年,使美国实现碳中和。美国政府通过DCOI数据中心优化倡议、FDCCI美国联邦数据中心整合计划、FITARA联邦政府信息技术采用改革法案等一系列举措,以整合和关闭数据中心、资源虚拟化、可用性、设定数据中心PUE及服务器使用率具体标准、退役老旧机器的方式,实现了数据中心电能利用效率(以下简称PUE)从平均值2.0以上下降到近一半,部分服务器使用率从5%提升65%以上。
　　
　　2020年,欧盟委员会发布数字战略,提出欧盟的ICT产业应当且能够在2030年前实现碳中和。欧盟通过2020年欧盟数据中心能源效率行为准则的最佳实践指南和欧洲数据中心能源效率现状白皮书进一步细化和规范了数据中心PUE、SUE、DICE等绿色指标。
　　
　　二、我国数据中心产业发展现状
　　
　　1.我国数据中心能耗情况
　　
　　随着产业规模的快速增长,数据中心产业能耗不断增长,减碳挑战不容忽视。近年来,我国数据中心产业规模快速增长。根据中国信息通信研究院统计,2019年我国IDC行业市场收入达到878亿元左右,近三年复合增长率约26%。截至2019年年底,我国在用数据中心机架总规模达到315万架。近5年,数据中心机架规模保持平均每年30%左右的增速,未来仍将保持快速增长势头。
　　
　　与此同时,造成了产业能耗的迅速增长。据中国信息通信研究院研究统计,2019年中国数据中心的耗电规模在700多亿度,占全国耗电规模的近1%。我国当前温室气体年排放量约为140亿吨二氧化碳当量,其中,能源相关二氧化碳排放占全部温室气体排放的73%,工业生产过程二氧化碳排放约占10%,其他温室气体排放约为17%,数据中心减碳挑战不容忽视。
　　
　　我国数据中心能效水平不断提高,部分优秀绿色数据中心案例已全球领先。截至2019年年底,全国超大型数据中心平均PUE值为1.46,大型数据中心平均PUE值为1.55;规划在建数据中心平均设计PUE值为1.41左右，超大型、大型数据中心平均设计PUE值分别为1.36、1.39，预计未来几年仍将进一步降低。
　　
　　2.我国数据中心降碳政策
　　
　　我国颁布一系列政策积极推进数据中心产业绿色低碳发展。2020年12月,国家发改委、网信办、工信部、国家能源局四部委联合发布《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》等政策,提出强化数据中心节能技术适用和能源配套机制,推进建设绿色数据中心,实现数据中心行业碳减排。
　　
　　2021年5月,国家发改委、网信办、工信部、国家能源局四部委联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,启动实施“东数西算”工程,在实施方案中明确指出推动数据中心绿色可持续发展,加快节能低碳技术的研发应用,提升能源利用效率,降低数据中心能耗。
　　
　　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)》(以下简称《三年行动计划》),明确用3年时间,基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。绿色低碳作为新型数据中心发展的重要基本原则之一,要坚持绿色发展理念,支持绿色技术、绿色产品、清洁能源的应用,全面提高新型数据中心能源利用效率。
　　
　　3.我国数据中心绿色低碳等级评估情况
　　
　　我国数据中心绿色等级评测起步较早。十多年来,基于已经发布的《互联网数据中心技术及分级分类标准》等行业标准,信通院云大所推动ODCC和绿色网格持续开展“数据中心绿色等级评估工作”,这为我国数据中心行业的绿色发展起到了很大的推动作用。我国的数据中心绿色等级评估主要从能源效率、节能技术、绿色管理等三个维度进行评判。
　　
　　此外,还设置了数据中心的创新性探索和绿色建筑等加分指标。在能源效率方面，主要衡量数据中心的电能利用效率，即PUE值,PUE值越接近1，数据中心能源利用效率越高。在节能技术方面，主要考虑了数据中心的IT设备、制冷设备、供配电设备及其他硬件设备对节能技术的应用情况。在绿色管理方面，数据中心绿色等级评估主要考察的是数据中心企业在绿色节能方面的管理水平和手段。
　　
　　我国数据中心低碳等级评测处于快速发展阶段。为更好地推动数据中心产业节能减排,数据中心低碳等级评估应运而生。数据中心低碳等级评估为开放数据中心委员会(ODCC)联合工信部新闻宣传中心、中国信息通信研究院今年新推出的评估项目。其中根据数据中心建设运营所处的阶段(未投产、投产不满一年、投产一年以上),划分为规划类、设计类和运营类三种。
　　
　　三、我国数据中心产业发展存在的问题
　　
　　1.我国数据中心技术相对落后,能效水平低
　　
　　我国数据中心IT设备算效水平相对较低。IT设备是数据中心能耗的最主要部分,占比50%以上,其算效水平直接决定了其能耗水平。根据中国信息通信研究院研究统计,当前我国数据中心平均算效,与国际先进水平相比仍存在较大差距。与此同时,目前,我国数据中心的虚拟化、云计算、算力平台优化、算力调度等技术研究和应用不足,硬件节能、软硬件协同、软件优化的体系化水平仍有待提升。
　　
　　我国数据中心冷却设备能效水平低。冷却设备是数据中心非IT设备能耗的主要来源,在总能耗中占比达到30%。随着云计算数据中心的单体规模越来越大,无论对于局部散热还是整个数据中心散热,风冷技术均趋于能力极限,且每年会产生大量的电力消耗。因此,亟需加大研发投入和测试实验,高效利用自然冷却资源推进绿色数据中心优化升级。
　　
　　我国数据中心备用电源设备柴发等仍直接产生大量碳排放。数据中心对供电等级要求较高,除了两路市电接入、不间断电源、后备电池以外,还需配置柴油发电机作为备用电源,柴发开启会直接产生大量的温室气体排放。以氢能为代表的新能源则能解决这个问题。一方面,氢燃料电池可以替代柴油发电机在紧急断电时维持数据中心的运转;另一方面,氢能可以与电网整合,解决可再生能源的波动性,特别是季节性的波动性。目前,国际上微软成功测试了氢燃料电池,为一排数据中心服务器连续供电48小时。但是当前氢能大规模利用主要受限于制备技术和储运成本。我国的碱性电解槽的成本约$200/kW，兆瓦级的质子交换膜(PEM)电解槽系统的成本约$1400/kW。
　　
　　2.市场化采购可再生能源机制有待进一步完善
　　
　　我国数据中心市场化采购可再生能源机制仍有待完善。
　　
　　一是目前我国电力系统的调度方式是分散化的,通常以省份为主体,分散式的电力调度增加了高比例可再生能源系统实现平衡的难度,无法统筹实现可再生能源分配。
　　
　　二是数据中心参与市场化交易可再生能源体系亟待完善。当前我国交易可再生能源的方式主要依靠电力交易合同和绿色电力证书,但大量数据中心仍未取得电力市场化交易资格,电力交易中心可再生能源跨区交易较少。由于电能自身的特点，电力用户在使用电能时，无法区分出其来源及生产地点。
　　
　　三是数据中心应用可再生能源动力不足。可再生能源应用未纳入数据中心碳减排考核体系,数据中心使用可再生能源为非必要条件,企业可自行选择使用与否,数据中心应用可再生能源的积极性不足。
　　
　　3.碳减排管理制度和标准体系建设有待完善
　　
　　我国数据中心能耗标准建设缺失。目前,我国在数据中心绿色标准体系以及绿色测评机制和评价指标体系方面开展了大量的工作。在标准建设方面,近日发布的《温室气体排放核算与报告要求数据中心》团体标准中,也对输出热指标做出了核算要求。但是在节能减碳方面仍缺乏指导性强、体系完善的标准,包括缺乏节能减碳规划设计、设计能效评估、节能减碳改造的标准以及节能减碳评估和验收标准等。与之相对应,数据中心液冷等新技术和新产品标准和规范也需要加快制定。
　　
　　四、数据中心实现“碳中和”的政策建议
　　
　　1.完善可再生能源市场化采购机制
　　
　　数据中心是国家“新基建”的重要组成部分,在用电负荷方面具有稳定的优点,有利于消纳可再生能源,因此,将数据中心作为可再生能源交易试点对象较为适宜。建议将可再生能源的应用发展、能源转型以及气候变化与数据中心的发展相结合,实现融合发展,并出台完善相关支持政策。扩大可再生能源市场化交易的试点地区及参与企业范围,让更多类型、不同规模的企业用户有机会参与可再生能源采购。
　　
　　鼓励有条件的数据中心企业直接投资建设可再生能源项目、鼓励新增数据中心园区建设配套光伏、风电等可再生能源电站。在编制网络建设规划、电网基站规划时需要充分考虑对数据中心的需求。推动数据中心项目在地区落地时,建议同步出台鼓励数据中心就近投资建设风电、光伏等可再生能源电站的相关政策,这将有力地促进数据中心在靠近可再生能源生产中心进行建设。
　　
　　2.加强绿色债券等金融工具应用
　　
　　加强应用绿色票据、绿色债券等金融工具。近年来,我国绿色金融市场发展迅速,绿色债券、绿色票据等金融产品已发展成熟。2019年,我国贴标绿色债券发行总量在全球排名第一,其中在绿色债券发行主体中非金融企业所占的比重越来越大,但目前我国的绿色债券发行主体多是能源企业和交通企业,互联网科技企业目前尚未发行过绿色债券。我国数据中心企业应当积极探索应用绿色票据、绿色债券等多种金融工具进行融资,此外,跨国中资企业应当通过进入国际资本市场的渠道,不断拓宽我国数据中心企业绿色低碳转型发展的融资途径。
　　
　　3.建立碳减排精细化管理制度
　　
　　建立数据中心能耗在线监测国家平台,优化完善相关功能,提升对数据中心能耗在线监测数据的接入能力。推进数据中心用能数据上传,积极对接能耗在线监测国家平台。加快能耗监测体系建设,全面监测各类设备能耗相关数据,确保各项指标真实、准确。科学开展数据中心能耗预测预警,促进人工智能、大数据在数据中心能源管理全流程中的应用,定期分析数据中心节能降耗进展情况,及时预测节能降耗主要指标的完成情况。鼓励数据中心开展第三方碳排放核查,制定数据中心能源数据信息披露标准,进一步提升信息披露力度,不断丰富能源信息和碳信息披露内容,逐步实现碳减排的精细化管理。
　　
　　4.加快数据中心碳减排标准制定
　　
　　加快制定和完善数据中心碳减排标准体系。分析数据中心生命周期各阶段的碳减排标准化需求,跟踪和借鉴国际先进标准和评价方法,完善数据中心碳减排标准体系及关键标准研制,加快研究制定数据中心IT设备、供配电、制冷等碳减排技术标准体系以及碳足迹等碳减排管理标准体系,发挥标准化工作对数据中心低碳发展的支撑作用。深入开展数据中心绿色测评工作。建立健全数据中心及相关IT设备绿色低碳测评机制和评价指标体系,建立公开透明的测评结果发布渠道。鼓励第三方机构创新低碳评价及服务模式,向数据中心提供咨询、检测、评价、审计等服务,为低碳新技术、新产品、新政策、新标准的研究制定和应用建言献策,助力数据中心低碳发展。
　　
　　五、结语
　　
　　目前,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。在中国提升气候目标与雄心的背景下,关于碳排放的约束政策将加码。在绿色、低碳的时代背景下,面对数据中心产业发展面临的诸多问题,我国政府应完善可再生能源市场化采用机制,加强绿色债券等金融工具应用,建立数据中心碳同排精细化管理制度,推动加快数据中心碳减排标准制定,努力实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。
　　
　　（本文源自:数据中心基础设施运营管理）
　　
　　编辑：Harris