作者：蔣洪強、李勃、張偉（生態環境部環境規劃院）
近年來，隨著我國資訊化程序加速發展，數字經濟逐步成為驅動我國經濟增長的核心力量。據統計，2020年，我國數字經濟總量規模和增長速度居世界前列，規模達到39.2萬億元，佔GDP比重為38.6%。資料中心作為數字經濟的承載體也與日俱增，建設體量和建設規模不斷擴大。由於資料中心需要大量電力維持伺服器、儲存裝置、備份裝置、冷卻系統等基礎設施的執行，能耗和碳排放增長迅速。在中國力爭實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的背景下，資料中心正面臨嚴峻的節能降耗和溫室氣體排放挑戰，如何實現綠色低碳高質量發展尤其值得關注。
資料中心能源消耗與碳排放現狀
資料中心的能耗和碳排放貫穿其全生命週期過程。其中，運營階段最多，包括機房內伺服器執行、空調裝置的製冷和執行、辦公區域人員用電以及其他裝置裝置用電等。中國電子技術標準化研究院釋出的《綠色資料中心白皮書2020》指出，近年來，我國資料中心能效水平不斷提高，超大型資料中心平均電能利用率（PUE）為1.46，部分優秀綠色資料中心已全球領先，PUE可達1.2-1.3。但目前我國資料中心能耗總量仍在高速增長，明顯高於世界平均水平。這一方面是因為我國的資料中心建設規模增速較快；另一方面，我國的資料中心節能存在較大的提升空間。
據測算，到2021年，全國資料中心機架規模（標準機架為換算單位，以功率2.5千瓦為一個標準機架）達到543.6萬架，較2020年增加27%；電能利用率（PUE）達到1.35，碳排放強度（CUE）為0.82。2021年，全國資料中心能源消耗達到2166億千瓦時，較2020年增加44%，佔全社會用電量的2.6%左右；二氧化碳排放量約1.35億噸，較2020年增加3915萬噸，佔全國二氧化碳排放量的1.14%左右。
資料中心未來能源消耗與碳排放時空變化特徵
依據工業和資訊化部《全國資料中心應用發展指引》《中國數字基建的脫碳之路：資料中心與5G減碳潛力與挑戰（2020-2035）》《新型資料中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》等檔案要求，基於資料中心綠色發展的關鍵指標設定不同情景方案，選取中情景方案，筆者對2025和2030年等資料中心能源消耗和二氧化碳排放的時空變化狀況進行了預測。
到2025年，全國資料中心機架規模將達759萬架，較2021年增長40%，能源消耗總量達3500億千瓦時，較2021年增加62%，約佔全社會用電量4%，電能利用率（PUE）1.30；二氧化碳排放2.1億噸，較2021年增加54%，佔全國二氧化碳排放量的比例接近2%，碳排放強度（CUE）為0.76。從重點區域來看，長三角機架規模最大（192.9萬架），京津冀及周邊地區能源消耗總量（1111億千瓦時）和二氧化碳排放量（8657萬噸）最多。從各省來看，河北、廣東、江蘇、上海和浙江機架規模、能耗總量和二氧化碳排放最大，5個地區加和佔全國一半左右。由於內蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國一體化算力網路國家樞紐節點建設，機架規模年均增速超過20%，能源消耗總量和二氧化碳排放量佔比上升至13%左右。
到2030年，全國資料中心機架規模將達1125萬架，較2021年和2025年分別增加107%和48%；能源消耗總量5915億千瓦時，較2021年和2025年分別增加173%和69%，佔全社會用電量5%以上，電能利用率（PUE）降到1.30以下；二氧化碳排放約3.4億噸，較2021年、2025年分別增加152%、64%，佔全國二氧化碳排放量的比例接近3%。內蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國一體化算力網路國家樞紐節點，機架規模佔比上升到14%，能源消耗和二氧化碳排放總量佔比超過13%。
在“十四五”“十五五”期間，全國資料中心機架規模繼續保持高速增長的趨勢，在鋼鐵、水泥、化工、有色等行業逐步實現碳排放達峰並進入平臺期時，資料中心成為二氧化碳排放持續增長的少數行業。在國家對於數字經濟發展的倚重與政策傾斜背景下，資料中心二氧化碳排放量與機架規模、電力消耗深度掛鉤，短時間難以扭轉其二氧化碳排放量增長的態勢。目前資料中心相關政策已關注到其高耗能屬性，但對於供電側的改革較為被動，資料中心可能是2030年碳達峰難度最大的行業之一。
加快推動資料中心綠色低碳發展的建議
一是最佳化資料中心空間佈局。出臺資料中心等新基礎設施綠色低碳高質量發展的相關政策。開展資料中心等新基礎設施的政策、規劃與專案環境影響評價。推動做好新建超大型、大型資料中心和改造升級存量“老舊小散”資料中心的資源環境承載能力評估與空間佈局，儘量佈局在綠色能源豐富地區。建立資料中心電能利用率（PUE）、水利用率（WUE）、碳排放強度（CUE）和可再生能源利用率（RER）等核心指標組成的綠色低碳綜合評價體系。制訂資料中心等新型基礎設施“三線一單”生態環境分割槽管控和准入清單，制訂節能審查、能耗雙控、碳排放影響評價等技術規範。
二是調整資料中心用能結構。創新資料中心就地消納可再生能源的用電機制，實現“資料中心與可再生能源”深度融合。支援資料中心叢集配套可再生能源電站，支援資料中心採用大使用者直供、拉專線、建設分散式光伏等方式提升可再生能源電力消費。擴大可再生能源市場化交易的試點範圍、拓展綠證核發範圍，鼓勵資料中心企業參與可再生能源市場交易。加快以資料中心作為用電方參與到碳市場交易，出臺資料中心和5G等新型基礎設施相關碳排放權登記、管理和結算細則。
三是構建資料中心高效節能體系。從高效IT裝置、高效製冷系統、高效供配電系統和高效輔助系統等大力推廣整機櫃伺服器技術、溫水水冷伺服器、水冷技術、空調技術、不間斷電源（UPS）、模組化不間斷電源（UPS）和綠色運維管理技術等具有前瞻創新和應用市場的能效技術。重點突破和繼續研發冷板式冷伺服器、液冷技術、10kV交流輸入的直流不間斷電源系統和資料中心能耗監測及智慧運維管理系統等前沿節能技術。創新節能減碳管理機制，提升綠色低碳意識與管理能力。
來源： 中國環境
