消息 为落实党中央关于碳达峰、碳中和重大战略决策，信息通信行业应充分发挥数字化赋能重要作用，以数字化引领和支撑经济社会绿色低碳发展，大力发展绿色数字融合新技术，积极培育绿色数字产业新生态，助力各地区各行业顺利实现碳达峰、碳中和目标。自即日起，中国信息通信研究院将推出数字化赋能碳中和碳达峰系列文章，从信息通信行业自身绿色发展以及赋能各行业碳达峰碳中和，系统分享一些研究成果和观察思考。
一、我国数据中心能耗及碳排放情况
数据中心耗能和碳排放规模可观。数据中心包含大量IT设备、供电设备及制冷设备，需要消耗庞大的电能。据估算，2020年全国数据中心耗电量约760亿千瓦时，占全社会总耗电量（75110亿千瓦时）的1%。如果折算为二氧化碳排放量，2020年全国数据中心二氧化碳排放量近4000万吨。整体看，数据中心耗电及碳排放量规模占全社会比重虽不及电力、化工、交通等高排放行业，但仍不失为一个排放大户，节能减排是数据中心行业长远发展必须锚定的一个关键方向。
未来数据中心能耗和碳排放仍将稳定增长。万物互联、数字孪生的时代，一切设备终将互联，物理世界折射为数字空间，彼此互联的设备、人、设施都会成为数据的生产者，数据资源的产生、存储规模将呈现爆发式的增长。据中国信息通信研究院测算，2020年我国数据总存量超过450EB，预计“十四五”时期仍将保持20%-30%左右的增速高速增长。数据中心作为承载数据的核心基础设施，相当长的时期内仍将保持稳定的增长，因此其能耗和碳排放量预计仍将处于上升期。
数据中心助力全社会节能降碳。虽然数据中心消耗的电能及由此产生的间接碳排放规模可观，但数据中心作为数字经济时代的新型基础设施，承担着数据经济赋能者、护航者的角色和使命。从这个角度来讲，数据中心消耗的电能本质上并非来自数据中心自身，而是来自其内部所承载的各类关乎经济社会运行、千行百业发展所必需的数字化业务系统。这些数字化业务系统托管在集约化建设、专业化运营的数据中心内，避免了因分散建设导致的能耗和排放增加，从而大幅降低全社会的能耗及碳排放。
二、国外推动数据中心绿色化的政策举措
美国构建能效评定机制并推动数据中心整合。一是持续完善绿色数据中心节能指标和评级方法。美国绿色建筑协会建立的LEED认证体系于2012年开发了一套数据中心的节能指标和评级方法，并在全国推广，成为全球知名的绿色数据中心评级认证体系。二是大力度关闭整合小散旧数据中心。美国政府于2011年开始开展数据中心整合计划，各州通过IT基础设施的集中化、虚拟化和外包服务等手段稳步推进数据中心整合。截至2020年，已成功关闭数据中心超6000个，计划关闭1500余个。三是推广节能案例并发布实践指南。美国环保署和能源部启动包括联邦能源管理、“能源之星”等计划，为数据中心管理人员提供了能效信息、工具以及资源，为绿色数据中心建设提供了较完备的信息交流途径与实践操作指南。四是应用人工智能等数字技术助力数据中心节能技术变革。例如谷歌联合DeepMind公司，用人工智能技术对数据中心的能耗进行优化，由此可降低30%的耗能。
欧盟加快推进数据中心绿色转型及先进节能技术创新应用。一是完善数据中心节能体系建设。欧盟于2014年发布《数据中心能效行为准则》，以指导和激励数据中心运营者以合理的方式降低数据中心能耗，逐步构建了包含行为准则、实践指南、节能标准为一体的数据中心节能体系架构。二是提出网络设施节能新要求。欧盟于2015年启动待机能耗新规定，要求各类互联网设备加入“自动休眠”功能，该举措使二氧化碳排放量每年减少2800万吨。三是注重设备节能技术研发。欧盟各国在节能技术基础性研究、应用研究方面走在国际前列。在主设备层面，多采用OCP（Open Compute Project,开源计算项目)硬件架构及虚拟化方式降低设备能耗。在配套设施方面，自然冷却、余热回收利用技术、高效磁悬浮变频离心冷水机组、液冷等节能技术广泛普及。
三、我国数据中心绿色发展面临的主要问题
（一）节能技术应用深度广度有待提升
随着数据中心投资项目节能审查等监管机制的加强，新建大型、超大型数据中心的节能水平持续提升，但存量数据中心PUE普遍处在1.5-2的水平，特别是中小数据中心PUE普遍在2以上，远落后于国际领先互联网企业1.1-1.2的PUE水平。大部分老旧数据中心在IT设备、供电系统、制冷系统等方面都尚未实现最大化的能源效率及最小化的环境影响，节能潜力巨大。但是，由于数据中心节能改造成本与改造后获得的电费节约效益相比收益有限，企业进行节能改造的主观能动性不强。
（二）可再生能源应用率低
美国十大互联网公司中，谷歌、苹果和Facebook已经实现100%可再生能源，进一步降低了数据中心碳排放。亚马逊、微软、Salesforce等其他7家领先互联网企业也承诺在2025-2035年之间实现100%可再生能源应用率。相较而言，我国数据中心可再生能源应用率较低，这与我国新能源资源禀赋与用电负荷时空不匹配、电力市场规则束缚、数据中心参与绿色电力交易规模不足等多方面因素有关。
（三）数据中心能源综合利用潜能未充分释放
数据中心在运行中会产生巨大的热能，如果能够充分实现综合利用将具有良好的经济效益和节能效益。但由于数据中心产生的热能为低品位热能，为避免长途传输带来能量损失并降低传输成本，需要为数据中心就近配套建设可以消化数据中心余热的热用户。而数据中心实际布局中由于周边缺少社区、办公和商业场所、医院、植物馆等热需求大的配套设施，造成数据中心热能无法实现二次利用。
（四）能耗及碳排放系统性管理机制缺失
目前北京、上海等个别领先区域率先启动了数据中心能耗实时监测系统建设，但更广泛的地区乃至全国层面尚未建立起对数据中心能耗及二氧化碳排放的监测、统计、预警、管理手段和机制，绿色减排目标往往呈现散点式的评估与引导，难以形成完整的产业减排体系，全局性、系统性的能源及碳排放审计不足，导致管理效率较低。
四、数据中心绿色化转型发展建议
随着国家碳达峰、碳中和工作部署的全面展开，未来数据中心的节能降碳压力巨大。建议企业、政府、行业层面多方发力，携手推动数据中心绿色低碳发展。
一是加快新型绿色数据中心建设。数据中心运营企业应加大数据中心制冷、供电等基础设施层先进节能技术应用，加大自然冷源、近端制冷等制冷节能技术在新建、改建和扩建数据中心中的应用力度。结合市电可靠性程度和数据中心承载业务的安全性等级要求，推广市电直供、高压直流等节能型供电技术和产品。液冷设备生产企业及相关产业链配套企业加快液冷技术研发、集成和推广，促进液冷产品投资和运行成本下降，提高液冷技术在数据中心中的应用价值。
二是加强对数据中心绿色化转型的统筹管理和政策引导。探索建立国家及地区级数据中心能耗及碳排放监测管理手段，对总体能耗、碳排放、PUE及算力算效等关键指标进行系统、全面、实时监测分析，推动对高能耗数据中心开展整合和节能改造，加强资金、能耗指标等支持力度，提升企业节能改造的积极性。加快实施绿色电力交易试点，加强对数据中心采购绿色电力的政策扶持。将数据中心纳入城市发展规划，加强与供电、供热等设施协同建设，为数据中心提供充沛的电力保障，促进数据中心就近消纳可再生能源，探索将数据中心余热纳入城市供热体系。
三是建立适应数据中心绿色化转型需求的行业支撑服务体系。健全和完善绿色低碳数据中心评价标准，为企业建设和运维绿色数据中心提供参照标准和技术支撑。加快建立和完善数据中心服务器、存储等IT设备能效标准，为数据中心运营企业建立数据中心绿色采购制度提供行业指导，引导设备制造企业完善IT设备节能设计，推动提高数据中心IT设施节能降碳。提供满足市场需求的数据中心绿色低碳等级评估等综合服务。
