IIGF观念 | 数据中心工业助力我国“双碳”方针完成

　　伴跟着数字经济的迅速开展，数据中心作为数字化开展的算力根底设施制作正在全国如火如荼地进行傍边。当时，在“碳中和”、“碳达峰”的方针之下，怎么打造绿色低碳的数据中心现已成为未来工业开展的要点之一。2022年2月，“东数西算”工程全面实施，标志着我国的数据中心制作步入了高质量开展的新阶段。同年3月，第十三届全国人大五次会议和全国政协十三届五次会议在北京举行，全国人大代表李家杰指出，在“双碳”方针的指引下，做好绿色化与数字化作业，推动才智减碳技能在高能耗工业有利于我国经济高质量开展。数据中心作为典型的高能耗工业，是完结“碳达峰”之路上不可避免的应战，而其兼具数字化与绿色化的开展要求，更是开发和实践才智减碳技能的不错范畴。本文将环绕数据中心工业的开展与变革，讨论其作为新式根底设施制作的一环将怎么助力我国完结“双碳”方针。
　　一、 数据中心工业概略
　　(一)数据中心工业的开展
　　数据中心是一套杂乱的修建造施，包容了多个服务器和核算机设备，及相关的数据通讯衔接设备、冷却设备、监控设备和安全设备等的供应数据相关服务的综合体。数据中心是新式根底设施中信息根底设施内容的重要一环，代表了数字化和信息化开展的算力根底。数据中心的来历最早可追溯至上世纪40年代，真正在本文讨论范文内的数据中心应始于上世纪90年代互联网和核算机的遍及。在2000年前后，通讯企业和IT企业都树立了归于自己的数据中心，此刻能耗问题凸显，提效降耗成为必定要求。2007年左右，模块化数据中心出现，这种方法相较于传统数据中心具有更低的制作本钱和和更高的灵敏性。2013年至2014年，我国发布多项方针，明确提出要要点开展信息根底设施制作。2015年3月，工业和信息化部、国家机关事务办理局、国家动力局联合印发了《关于国家绿色数据中心试点作业方案》，从此绿色化将作为要害方针贯穿从规划、修建和运维的整个制作进程和上下流全掩盖的供应链之中。2019年今后，扩展云核算技能商业运用的呼声越来越高，云核算数据中心成为数据中心工业开展的趋势之一。
　　(二)数据中心开展的应战
　　2030年我国将全面完结二氧化碳排放到达峰值，各行各业都在活跃寻觅低碳化开展之路，部分要点排放职业如钢铁、有色金属等有望在2025年首先完结“碳达峰”，而数据中心的工业规划在还未全面完结绿色低碳的情况下仍然有巨大的添加预期，为“碳达峰”方针带来了更大的压力。2021年世界环保安排绿色和平缓广州赛宝计量检测中心在一篇陈述中猜测，到2035年，我国数据中心和5G总用电量约是2020年的2.5-3倍，将达6,951-7,820亿千瓦时，将占我国全社会用电量5-7%。一起，2035年我国数据中心和5G的碳排放总量将达2.3-3.1亿吨，约占我国碳排放量的2-4%，其间数据中心的碳排放将比2020年添加最高103%，5G的碳排放将添加最高321%。面临碳排放迅速添加的预期，数据中心进步能效、下降碳排放并全面向可再生动力转型的进程刻不容缓。
　　(三)数据中心的四大特征
　　数据中心作为新式根底设施制作的一部分，与一般的根底设施比较具有许多不同之处。数据中心来历于通讯职业，后逐步扩展到金融、互联网和政府机构等范畴，在不同的职业出现出了不同的特色。与交通、动力、水利、公共修建等比较具有更多的商业特点，是我国对根底设施制作内在的一次拓宽。掌握数据中心的特征有利于更好地掌握工业开展的方向。本文环绕数据中心的工业开展头绪，总结了四点特征。
　　高能耗。数据中心的电力耗费首要来历于通讯和IT设备、制冷体系、供配电设备和照明和其他设备等。2020年数据中心用电量约占全社会总用电量的2.7%，并且跟着数据中心的扩张，这一比重将持续上升。现在衡量数据中心用电功率的首要方针为电能运用功率PUE(数据中心总用电耗费 / IT设备动力耗费)，抱负水平为1.6至2.0，部分数据中心PUE高达2.0至2.5。数据中心的高能耗促进人们朝着可再生动力供应的方向开展。
　　集约化。跟着数字化的开展，越来越多的职业都参加到了数据运用的浪潮之中。互联网职业、通讯业、金融机构和银行等都在活跃树立自己的数据中心。数据中心的工业集聚能有用下降能耗本钱，一起，数据中心也在向着大型和超大型规划开展。
　　绿色化。在数据中心对电力巨大需求的布景下，绿色低碳是数据中心制作初期有必要考虑的要素之一。绿色数据中心在各个关节进步用电功率的一起，争夺100%运用可再生动力。一起为了下降能耗，削减本钱，部分大型和超大型数据中心地址挑选将从东部区域转向气候和土地条件更为合适的中西部区域。
　　以租借为首要经营方法。数据中心的租借方法首要分为批发型和零售型。批发事务首要面向体量较大的客户，一般以模块为最小租借单位，供应场所和制冷供电设备，租约时刻一般在5到15年。零售型又称主机保管事务，服务灵敏且比较全面，租期时刻短，单价赢利高。现在来看，国内许多数据中心的零售事务占比会稍高一些。
　　二、数据中心工业低碳开展现状
　　极高的能耗是数据中心工业低碳开展的主因。在严峻的全球气候危机布景下，要大规划制作数据中心，开展的理念和方向有必要与绿色低碳紧密结合。以下将环绕低碳方针，从世界和国内视角简述数据中心工业的开展现状，并指出其开展的缺乏指出。
　　(一)全球绿色低碳数据中心制作开展迅速
　　从全球规划来看，2019年全球数据中心工业规划约566亿美元，全球首要国家都许诺最晚于本世纪中叶完结碳中和方针。美国、欧盟等首要经济体都出台了数据中心低碳开展的相关方针，经过设定数据中心动力耗费标准，细化和标准数据中心的相关方针，在确保费用的根底上削减数据中心的数量和能耗。
　　在能耗方面，2015年至2020年全球数据中心耗电量在200Twh上下，约占全球用电量的1%，但近年来能耗趋于稳定，且动力需求有必定的下降趋势。可是在未来数据体量将大幅添加的预期下，数据中心工业的用电量或许是只增不减。
　　在可再生动力运用方面，世界性的互联网企业都在活跃地推动全运营体系完结100%可再生动力运用。Google、Facebook和Apple都完结了其数据中心100%运用可再生动力的方针，数据中心企业Equinix从2015年至2019年将可再生动力运用比重从34%进步到了92%。
　　(二)国内绿色数据中心制作活跃推动
　　2013年1月15日，我国工业和信息化部、国家发改委等五部分联合发布了《关于数据中心制作布局的辅导定见》，提出要分层次树立超大型数据中心、大型数据中心、中小型数据中心和企业数据中心。2015年后，数据中心作为数字经济开展的根底被归入新式根底设施制作。跟着监管引导和职业自律，现在数据中心逐步选用可再生动力来支撑日常保护和运作，数据中心也越来越出现出集约化的趋势。
　　从我国数据中心开展的规划来看，至2019年末，我国在用数据中心机架总规划到达315万架，大型以上数据中心占比超70%，并且坚持持续添加态势；赛迪参谋发布数据显现，我国各类规划的数据中心大约7.4万个，占全球数据中心数量23%；我国互联网数据中心(以下简称IDC)职业收入规划约878亿元。根据世界数据公司发布的陈述《Date Age 2025》，猜测到2025年我国的数据总量将占全球数据总量的27.8%。从数据中心的动力运用率看，到2019年年末，全国超大型数据中心均匀PUE为1.46，大型数据中心均匀PUE为1.55，并且将持续下降。
　　从节能减碳技能立异来看，在数据中心工业界针对高能耗的缺陷，在运维形式、办理体系、冷却体系、供配电体系等方面推出新式节能减碳技能，例如电解水制氢储能技能、液冷技能、冰蓄冷技能等；在电力供应端，技能立异将下降发电企业的碳排放水平。例如碳捕集与封存技能将使燃煤发电成为一种相对低碳的供电来历。国内多家数据中心在活跃探索本身的减碳之路，产生了多样且高效的节能技能。
　　(三)数据中心工业绿色开展存在一些缺乏
　　1.先进技能推行缺乏
　　数据中心工业绿色化火烧眉毛，虽然范畴内出现了许多具有老练经历的新式技能，但仍然未大规划运用，原因或许是改动形式需求资金和时刻投入，已具有数据中心的企业踌躇不前；另一方面先进技能来历于兴旺一线城市，无法辐射到全国其他区域的数据中心，技能交流不畅，未大规划遍及。可是因为近两年绿色低碳现已成为数据中心开展的要害方针，因而未来绿色数据中心的份额会持续上升。
　　2.可再生动力运用远景不容乐观
　　虽然在“碳达峰”布景下，可再生动力是每个数据中心有必要要考虑的用电来历之一，可是业界一致，跟着数字经济的持续开展，未来数据的维度和体量或许都将完结爆发式添加，可再生动力电力供应是否能满意数据中心持续走高的能耗需求是企业是否乐意完结100%可再生动力运用的首要影响要素之一。而在可再生动力电力商场的相关问题也将限制着数据中心职业对其的运用志愿。
　　3.数据中心能效水平不高
　　根据《我国绿色数字中心开展陈述(2020)》的材料显现，我国数据中心的整体能效水平还有较大的上升空间，在充分运用机柜的数据中心的前提下，大型和超大型数据中心的均匀PUE较低，中小型数据中心均匀PUE较高。全国存在较多的未充分运用数据中心，均匀PUE在2.67左右。许多树立在2014年前后、运用年限超越5年的数据中心普遍存在技能落后、设备陈旧和机柜运用率低的问题。
　　三、我国数据中心工业低碳开展途径
　　当时我国数据中心制作具有布局制作不合理、算力能效不高、可再生动力运用率缺乏等问题，节能低碳技能虽有开展但推行缺乏。我国现已将数据中心高质量开展上升至国家战略，统筹规划引导数据中心制作，助力工业加强短板制作。根据国家战略规划的，本文从布局优化、技能推行和动力运用三个方面简述我国数据中心工业低碳开展的途径。
　　(一)优化数据中心布局，缓解东部区域减碳压力
　　从全体上看，东部兴旺区域的数据中心数量最多，具有先进的技能和老练的运维。中西部区域在自然环境、自然资源和租金方面都具有优势，在开展中也获得了喜爱，例如贵州具有华为旗下最大的数据中心，宁夏中卫市在2014年就落成了西部云基地数据中心。东北部区域因为商场需求较低，散布较少。选址现已成为数据中心绿色开展的重中之重，将一些大型数据中心布局在气候合适、动力富集和资源丰厚的区域能十分有用地下降制作和运营的能耗。[1] 全国数据中心布局宜持续优化，向条件合适的区域搬运，接受东部区域持续添加的数据加工、离线剖析和存储需求。我国现已成功制作了出如“西气东输”“西电东送”等运用西部丰厚的资源来满意东部巨大的需求的严重工程，可认为优化数据中心布局供应实践的思路。
　　(二)推行数据中心先进技能，提效降耗
　　从数据中心本身的制作来看，坐落中心位置的IT设备应从进步能效动身间接地下降能耗，此外应要点制冷和供配电的新式节能技能，包含液冷技能、自然资源冷却技能等。这些技能现在具有老练的实践经历，合适进一步向全工业推行。模块化数据中心能解耦根底设施与机房环境的联系，进步全体运营功率，具有灵敏性、标准化、易扩展性和节能性，这种布置形式能在短时刻内一起满意数据中心添加规划和下降资源耗费的要求；在进步算力水平的根底上，加速数据中心下流的云核算工业的开展，将一部分对实体主机服务器需求转入云端，削减不必要的数据中心制作。
　　(三)进步可再生动力运用率
　　现在我国数据中心并为注重可再生动力的运用。数据中心企业运用可再生动力有多种办法，比方选址于风能、太阳能资源丰厚的区域，就近耗费当地的可再生动力，削减长距离输电的糟蹋。而关于那些需求就近在一线城市供应数据服务的中小型数据中心，可以出台鼓舞办法鼓舞企业活跃参加可再生动力电力商场，经过可再生动力信誉额度、可再生动力信誉证和绿色电力证书等方法为企业供应多样化的动力运用途径。数据中心企业可以不直接运用可再生动力，而是购买可再生动力或相关的信誉额度，在无法确保运用可再生动力供电时，将其出售给电网，添加电网运用可再生动力的份额。持续加强碳买卖商场的制作，扩展碳商场的掩盖规划，放宽商场准入规矩，立异规划碳金融产品，鼓舞数据中心工业参加到碳买卖傍边去。
　　四、我国数据中心职业低碳开展事例：东数西算工程
　　(一)东数西算工程简介
　　“东数西算”是继“东电西送”、“南水北调”、“西气东输”工程后的又一项国家工程项目，首要意图是经过合理布局数据中心来统筹和谐全国的数字化开展，一起完结资源有用装备和职业转型晋级。工程的中心在于数据和算力，数据是数字经济时代的要害出产要素，而算力则是赋予数据价值化的才能。长久以来，京津冀、长三角、粤港澳区域数字科技和经济开展最快，数据丰厚巨大，数据中心会集，可是受制于土地资源和动力压力，整体出现出求过于供的商场现象。而西部区域动力富集，土地广阔，气候合适，且具有必定的数据中心开展根底，十分合适缓解来自兴旺区域的数据压力，供应数据的加工、剖析和存储服务。现在，我国树立了八个国家算力纽带节点，分别是京津冀区域、长三角区域、粤港澳区域、成渝区域、川渝区域、内蒙古区域、甘肃区域和宁夏区域，每个纽带节点树立一到两个数据中心集群，总计十个。数据中心制作根据绿色、低碳、集约和高效的准则，将可再生动力作为数据中心的首要供应来历，活跃打造绿色的数字中心。
　　(二)在西部制作数据中心的含义
　　1.缓解东部区域资源严重
　　数据中心的制作离不开土地资源和电力供应。跟着数字化渗透进各个职业，除了互联网和信息科技企业具有专门的数据中心之外，其他职业有实力的企业都在加速打造自己的数据部分，数据中心的制作越来越成为雄厚企业的重要竞赛财物之一。东部兴旺区域的数据中心出现工业集聚的状况，给日趋严重的城市制作用地添加了更大的压力。此外，因为数据中心由各种核算机硬件组成，除掉本就耗费巨大的日常运作和保护，冷却所需的电力需求也适当巨大。现在的冷却技能以风冷为主，本钱低、功率高，缺陷是噪音大、能耗高，跟着数据中心职业竞赛加重，电力耗费越来越大，为本就短少动力的东部区域更多的压力。虽然现在以液冷为代表的新式节能冷却技能正在遍及，但也无法及时有用地缓解东部区域对数据中心的制作需求，而在东部兴旺区域制作数据中心的企业也面临着本钱添加的问题。
　　2.改进西部区域的动力结构
　　在西部制作云核算和大数据核算中心能有用分管东部区域的资源压力。从土地资源来看，西部区域相较于东部区域具有更少的人口和更多的土地，十分合适制作大规划的数据中心集群；从气候来看，西部坐落内陆，属温带大陆性气候，全年均匀气温低于东部沿海区域，能有用下降冷却本钱；从动力来看，西部区域有用丰厚的煤炭、石油和天然气等化石动力和风力、太阳能等可再生动力，电力来历丰厚且廉价，数据中心总本钱的60%都来历于电力耗费，因而布局西部将大大削减本钱。此外，根据绿色、低碳的准则，国家发改委等部分要求数据中心的电力供应来历需以绿色动力为主，这一导向将促进西部区域的动力结构，是对绿色动力的支撑方针。在西部制作数据中心，企业可以下降出产保护的本钱，当地能改进动力运用的结构，完结双赢。
　　3.促进西部区域经济开展
　　在西部树立数据中心，一方面能带动数字技能和人才先西部区域搬运，另一方面数据中心能反哺当地的职业进行数字化转型，经过数字根底设施制作赋能当地经济高质量开展。数据中心的制作触及土木、电子信息设备、信息软件、空调机柜等职业，因而在制作进程中能有用带动上下流职业共同开展。此外，在西部树立的云数据、大数据核算中心等能为当地企业供应服务器租借服务，企业能节约自己组成数据中心支付的巨大的资金投入和日常保护的人工和电力本钱，使企业能将更多的出产要素投入到本身的中心事务之中。
　　4.助推全国完结“双碳”方针
　　首先将一部分根底的数据加工、离线剖析和存储作业从东部区域迁移至西部能缓解东部区域的用电严重问题，削减动力耗费；其次西部的动力可以就地消化，削减长距离运送的损耗，进步了动力的运用率。国家提出要打造绿色的数据中心，使可再生动力成为供应数据中心的首要电力来历，这无疑将进一步改进西部区域的动力结构，进步可再生动力比重，然后下降碳排放。将东部区域拥堵的数据中心迁移至西部，对整个国家来说都是一件可以助力完结“双碳”方针的优异工程。
　　五、结语
　　数据中心工业是数字经济时代的严重根底性工业，决议了数据能否成为促进经济高质量开展的要害出产要素。而在应对全球气候危机的大布景下，绿色数据中心制作的实践不只能成为其他工业转型晋级的名贵经历，并且还将提醒出数字化是否是人类迈向可持续开展未来的正确方向。“东数西算”工程发挥了我国的准则优势，表现了我国一向的高水平的统筹和谐才能。在全国规划内的数据中心合理布局之后，应当加速节能低碳技能从东部到西部的活动，加强西部区域的工业实力，为未来或许到来的数据井喷式开展做足预备。
　　原标题：IIGF观念 | 数据中心工业助力我国“双碳”方针完结