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绿色低碳—“双碳”目标下数据中心发展方向
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数据中心是数字经济时代的核心基础设施和国家战略资源,全行业应当深刻认识数据中心行业耗能的特殊规律,探索更加绿色低碳的数据中心集群化发展道路。

前言

能源是经济社会发展的重要物质基础。改革开放以来,我国能源行业快速发展,已成为全球最大的能源生产国、消费国,有力支撑了经济社会发展。但是,我国能源结构长期以煤为主,油气对外依存度高,是全球最大的碳排放国家,能源清洁低碳转型要求紧迫。

数据中心是数字经济时代的核心基础设施和国家战略资源,全行业应当深刻认识数据中心行业耗能的特殊规律,探索更加绿色低碳的数据中心集群化发展道路。

1、 我国数据中心政策趋严

随着能源紧张、能耗加剧、双碳压力等因素,我国逐渐对数据中心采取了越来越严格的政策控制措施。

2021年7月《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》提出“到2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下”。

2021年10月《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》强调加强数据中心绿色高质量发展,要求新建大型、超大型数据中心电能利用效率不超过1.3,到2025年数据中心电能利用效率普遍不超过1.5,对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心,地方政府不得给予土地、财税等方面的优惠政策。

2021年12月《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》要求到2025年,新建大型、超大型数据中心电能利用效率不高于1.3,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,逐步对电能利用效率超过1.5的数据中心进行节能降碳改造。

2022年2月,国家发改委等部门发布同意各地启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函,从各地规划批复看,要求10个集群内平均上架率均不低于65%;PUE要求贵安、庆阳、和林格尔、中卫低于1.2;长三角、芜湖、张家口、天府、重庆、韶关低于1.25,可再生能源使用率要有显著提升。

表1 主要城市数据中心PUE要求相关政策

2、 数据中心规模与能效总体情况

(1)全国数据中心机柜总数高速增长

截至2021年10月31日,2021年度数据中心机柜总数415.06万架,年度增长率31.39%。在2020年度新基建政策的指引下,我国数据中心行业迈入前所未有的巨大发展阶段,年度增长率达到39.17%,2021年度继续呈现高速增长的态势,同时双碳和能耗双控对数据中心行业带来深远的影响,高质量发展成为行业未来的大方向。

图1 2016-2021年全国数据中心机柜总数及增长率(单位:万架、%)

资料来源:华信咨询整理

(2) 全国数据中心利用率在稳步提升

2021年度全国数据中心总体平均上架率为50.07%。其中按照地区统计分析,华东、华南、华北三个数据中心主要聚集地均接近70%,处于较高水平,但尚存在较大的上升空间。一方面数据中心蓬勃建设,努力寻找用户;另一方面用户找不到适合自身需求的机柜,两方面存在供需不对等、需求不匹配、信息不通畅的矛盾。北京市发改委于2021年7月发布的《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》中要求“项目取得节能审查意见后,两年内上架率未达到80%的,建设单位应当向原节能审查机关提出变更申请”,上海市和广东省也提出相关规定。从某种意义上看,上架率和能耗水平紧密关联,所以各地对于PUE的限制性要求,前提是要同时对上架率做出具体要求。

图2 2021年全国各区域数据中心平均机柜上架率(%)

资料来源:华信咨询整理

(3)全国数据中心能效水平保持平稳

2021年度全国数据中心平均PUE为1.49。其中按照地区统计分析,华北、华东的数据中心平均PUE接近1.40,处于相对较高水平。除地理位置的优势外,该地区的建设和管理水平在近几年也有较大提升。华中、华南地区的数据中心平均PUE值接近1.60,存在较大的提升空间。从全国主要的数据中心聚集区发布的政策文件要求看,对于数据中心PUE比较关注,纷纷出台限制性政策,规范数据中心的能耗管理,加强节能的具体要求。

图3 2021年全国数据中心各区域年度平均PUE

资料来源:华信咨询整理

3、 数据中心节能减排面临挑战

在数据中心规模日益扩大的背景下,各地能源市场、电网迎来较大压力,对绿色数据中心提出刚性要求。叠加各大城市对降低PUE值的明文规定,以及核心城市供需缺口较大的局面,也倒逼数据中心绿色化发展。当前数据中心节能减排所面临的挑战主要有:

日趋严格的地方政策限制。新建数据中心若无法通过能评、无法拿到政府合法批文,将无法进行下一步建设,导致数据中心供给减少。

客户业务的复杂性。这将导致技术架构和节能方案的选择难度增大,直接使数据中心建设成本较高、投资亏损或因能效不达标而引发高额罚款或被迫整改工作。

外部资源利用效率低。结果会直接导致数据中心的得电率小、出柜率低;有些拟部署数据中心的地区甚至无法提供充足的水资源可用,导致需要重新评估方案,带来成本的大幅提高,建设周期和进度严重滞后。

更高算力需求与机房热点频出的问题。IT设备算力的提高带来的单机柜功率密度不断增加,结果会直接导致数据中心内部热点难以消除,使得较严重的宕机风险不断增高。

4、 数据中心绿色低碳发展策略

数据中心实现“双碳”目标是运用各种低碳技术和商业模式创新的综合集成。对于数据中心运营者来说,需要不断提升技术管理水平,应用和研究一系列先进的可落地的节能减排技术,从而最大限度地实现数据中心绿色、低碳、节能运行,为未来数据中心实现“双碳”目标打下坚实的基础。本文从数据中心建设的不同进度环节给出策略建议:

(1)数据中心规划阶段

在数据中心的规划中,结合全国可再生能源供给侧建设情况,应尽可能利用自然风资源、自然水资源、地热、以及周边的发电供热、LNG系统冷能等外部环境资源禀赋,优先选择可再生能源供给侧建设相对完善的区域开展建设。

(2)数据中心建设阶段

在数据中心的建设过程中,应采用绿色低碳的设计,集成运用各种低碳、高能效技术持续优化IT设备、制冷系统、供电系统和建筑本身的能效水平,建设和运营储能、余热回收系统,提升数据中心能源体系的总体效率,持续提升减排水平。

(3)数据中心运营阶段

在数据中心长期运营阶段,充分利用电力交易、碳交易等手段,通过电力和绿证交易体系购入光伏发电、风电、水电等清洁可再生能源和绿电证书,提高数据中心的绿电使用率;通过碳配额交易、碳自愿减排认证交易等措施,抵消化石能源使用产生的碳排放。通过计划性节能改造,提升已投运数据中心的能效利用水平。


责任编辑:姜华 来源: 今日头条
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