近年來(lái)，隨著我國(guó)信息化進(jìn)程加速發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟(jì)逐步成為驅(qū)動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的核心力量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)總量規(guī)模和增長(zhǎng)速度居世界前列，規(guī)模達(dá)到39.2萬(wàn)億元，占GDP比重為38.6%。作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的承載體也與日俱增，建設(shè)體量和建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。由于數(shù)據(jù)中心需要大量電力維持服務(wù)器、儲(chǔ)存設(shè)備、備份裝置、冷卻系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行，能耗和碳排放增長(zhǎng)迅速。在中國(guó)力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的背景下，數(shù)據(jù)中心正面臨嚴(yán)峻的節(jié)能降耗和溫室氣體排放挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展尤其值得關(guān)注。

數(shù)據(jù)中心能源消耗與碳排放現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)中心的能耗和碳排放貫穿其全生命周期過(guò)程。其中，運(yùn)營(yíng)階段最多，包括機(jī)房?jī)?nèi)服務(wù)器運(yùn)行、空調(diào)設(shè)備的制冷和運(yùn)行、辦公區(qū)域人員用電以及其他裝置設(shè)備用電等。中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院發(fā)布的《綠色數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)2020》指出，近年來(lái)，我國(guó)數(shù)據(jù)中心能效水平不斷提高，超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用率（PUE）為1.46，部分優(yōu)秀綠色數(shù)據(jù)中心已全球領(lǐng)先，PUE可達(dá)1.2-1.3。但目前我國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗總量仍在高速增長(zhǎng)，明顯高于世界平均水平。這一方面是因?yàn)槲覈?guó)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模增速較快；另一方面，我國(guó)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能存在較大的提升空間。

據(jù)測(cè)算，到2021年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架為換算單位，以功率2.5千瓦為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架）達(dá)到543.6萬(wàn)架，較2020年增加27%；電能利用率（PUE）達(dá)到1.35，碳排放強(qiáng)度（CUE）為0.82。2021年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心能源消耗達(dá)到2166億千瓦時(shí)，較2020年增加44%，占全社會(huì)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(wàn)噸，占全國(guó)二氧化碳排放量的1.14%左右。

數(shù)據(jù)中心未來(lái)能源消耗與碳排放時(shí)空變化特征

依據(jù)工業(yè)和信息化部《全國(guó)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引》《中國(guó)數(shù)字基建的脫碳之路：數(shù)據(jù)中心與5G減碳潛力與挑戰(zhàn)（2020-2035）》《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》《全國(guó)一體化中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》等文件要求，基于數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)設(shè)置不同情景方案，選取中情景方案，筆者對(duì)2025和2030年等數(shù)據(jù)中心能源消耗和二氧化碳排放的時(shí)空變化狀況進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

到2025年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模將達(dá)759萬(wàn)架，較2021年增長(zhǎng)40%，能源消耗總量達(dá)3500億千瓦時(shí)，較2021年增加62%，約占全社會(huì)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%，占全國(guó)二氧化碳排放量的比例接近2%，碳排放強(qiáng)度（CUE）為0.76。從重點(diǎn)區(qū)域來(lái)看，長(zhǎng)三角機(jī)架規(guī)模最大（192.9萬(wàn)架），京津冀及周邊地區(qū)能源消耗總量（1111億千瓦時(shí)）和二氧化碳排放量（8657萬(wàn)噸）最多。從各省來(lái)看，河北、廣東、江蘇、上海和浙江機(jī)架規(guī)模、能耗總量和二氧化碳排放最大，5個(gè)地區(qū)加和占全國(guó)一半左右。由于內(nèi)蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)，機(jī)架規(guī)模年均增速超過(guò)20%，能源消耗總量和二氧化碳排放量占比上升至13%左右。

到2030年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模將達(dá)1125萬(wàn)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(shí)，較2021年和2025年分別增加173%和69%，占全社會(huì)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%，占全國(guó)二氧化碳排放量的比例接近3%。內(nèi)蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，機(jī)架規(guī)模占比上升到14%，能源消耗和二氧化碳排放總量占比超過(guò)13%。

在“十四五”“十五五”期間，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在鋼鐵、水泥、化工、有色等行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰并進(jìn)入平臺(tái)期時(shí)，數(shù)據(jù)中心成為二氧化碳排放持續(xù)增長(zhǎng)的少數(shù)行業(yè)。在國(guó)家對(duì)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的倚重與政策傾斜背景下，數(shù)據(jù)中心二氧化碳排放量與機(jī)架規(guī)模、電力消耗深度掛鉤，短時(shí)間難以扭轉(zhuǎn)其二氧化碳排放量增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。目前數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策已關(guān)注到其高耗能屬性，但對(duì)于供電側(cè)的改革較為被動(dòng)，數(shù)據(jù)中心可能是2030年碳達(dá)峰難度最大的行業(yè)之一。

加快推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展的建議

一是優(yōu)化數(shù)據(jù)中心空間布局。出臺(tái)數(shù)據(jù)中心等新基礎(chǔ)設(shè)施綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的相關(guān)政策。開(kāi)展數(shù)據(jù)中心等新基礎(chǔ)設(shè)施的政策、規(guī)劃與項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)。推動(dòng)做好新建超大型、大型數(shù)據(jù)中心和改造升級(jí)存量“老舊小散”數(shù)據(jù)中心的資源環(huán)境承載能力評(píng)估與空間布局，盡量布局在綠色能源豐富地區(qū)。建立數(shù)據(jù)中心電能利用率（PUE）、水利用率（WUE）、碳排放強(qiáng)度（CUE）和可再生能源利用率（RER）等核心指標(biāo)組成的綠色低碳綜合評(píng)價(jià)體系。制訂數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施“三線一單”生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控和準(zhǔn)入清單，制訂節(jié)能審查、能耗雙控、碳排放影響評(píng)價(jià)等技術(shù)規(guī)范。

二是調(diào)整數(shù)據(jù)中心用能結(jié)構(gòu)。創(chuàng)新數(shù)據(jù)中心就地消納可再生能源的用電機(jī)制，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)中心與可再生能源”深度融合。支持?jǐn)?shù)據(jù)中心集群配套可再生能源電站，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心采用大用戶直供、拉專(zhuān)線、建設(shè)分布式光伏等方式提升可再生能源電力消費(fèi)。擴(kuò)大可再生能源市場(chǎng)化交易的試點(diǎn)范圍、拓展綠證核發(fā)范圍，鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心企業(yè)參與可再生能源市場(chǎng)交易。加快以數(shù)據(jù)中心作為用電方參與到碳市場(chǎng)交易，出臺(tái)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)碳排放權(quán)登記、管理和結(jié)算細(xì)則。

三是構(gòu)建數(shù)據(jù)中心高效節(jié)能體系。從高效IT設(shè)備、高效制冷系統(tǒng)、高效供配電系統(tǒng)和高效輔助系統(tǒng)等大力推廣整機(jī)柜服務(wù)器技術(shù)、溫水水冷服務(wù)器、水冷技術(shù)、空調(diào)技術(shù)、不間斷電源（UPS）、模塊化不間斷電源（UPS）和綠色運(yùn)維管理技術(shù)等具有前瞻創(chuàng)新和應(yīng)用市場(chǎng)的能效技術(shù)。重點(diǎn)突破和繼續(xù)研發(fā)冷板式冷服務(wù)器、液冷技術(shù)、10kV交流輸入的直流不間斷電源系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測(cè)及智能運(yùn)維管理系統(tǒng)等前沿節(jié)能技術(shù)。創(chuàng)新節(jié)能減碳管理機(jī)制，提升綠色低碳意識(shí)與管理能力。

作者：蔣洪強(qiáng)、李勃、張偉（生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院）