近年來，隨著我國信息化進程加速發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟逐步成為驅(qū)動我國經(jīng)濟增長的核心力量。據(jù)統(tǒng)計，2020年，我國數(shù)字經(jīng)濟總量規(guī)模和增長速度居世界前列，規(guī)模達到39.2萬億元，占GDP比重為38.6%。數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟的承載體也與日俱增，建設(shè)體量和建設(shè)規(guī)模不斷擴大。由于數(shù)據(jù)中心需要大量電力維持服務(wù)器、儲存設(shè)備、備份裝置、冷卻系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的運行，能耗和碳排放增長迅速。在中國力爭實現(xiàn)2030年前碳達峰、2060年前碳中和的背景下，數(shù)據(jù)中心正面臨嚴峻的節(jié)能降耗和溫室氣體排放挑戰(zhàn)，如何實現(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程。其中，運營階段最多，包括機房內(nèi)服務(wù)器運行、空調(diào)設(shè)備的制冷和運行、辦公區(qū)域人員用電以及其他裝置設(shè)備用電等。中國電子技術(shù)標準化研究院發(fā)布的《綠色數(shù)據(jù)中心白皮書2020》指出，近年來，我國數(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1.2-1.3。但目前我國數(shù)據(jù)中心能耗總量仍在高速增長，明顯高于世界平均水平。這一方面是因為我國的數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模增速較快；另一方面，我國的數(shù)據(jù)中心節(jié)能存在較大的提升空間。

據(jù)測算，到2021年，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)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，全國數(shù)據(jù)中心能源消耗達到2166億千瓦時，較2020年增加44%，占全社會用電量的2.6%左右；二氧化碳排放量約1.35億噸，較2020年增加3915萬噸，占全國二氧化碳排放量的1.14%左右。

數(shù)據(jù)中心未來能源消耗與碳排放時空變化特征

依據(jù)工業(yè)和信息化部《全國數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引》《中國數(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)展三年行動計劃（2021-2023年）》《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》等文件要求，基于數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展的關(guān)鍵指標設(shè)置不同情景方案，選取中情景方案，筆者對2025和2030年等數(shù)據(jù)中心能源消耗和二氧化碳排放的時空變化狀況進行了預(yù)測。

到2025年，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)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%，約占全社會用電量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%，占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(qū)域來看，長三角機架規(guī)模最大（192.9萬架），京津冀及周邊地區(qū)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(guī)模、能耗總量和二氧化碳排放最大，5個地區(qū)加和占全國一半左右。由于內(nèi)蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點建設(shè)，機架規(guī)模年均增速超過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，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)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%，占全社會用電量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%，占全國二氧化碳排放量的比例接近3%。內(nèi)蒙古、甘肅、貴州和寧夏等全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，機架規(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13%。

在“十四五”“十五五”期間，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模繼續(xù)保持高速增長的趨勢，在鋼鐵、水泥、化工、有色等行業(yè)逐步實現(xiàn)碳排放達峰并進入平臺期時，數(shù)據(jù)中心成為二氧化碳排放持續(xù)增長的少數(shù)行業(yè)。在國家對于數(shù)字經(jīng)濟發(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架規(guī)模、電力消耗深度掛鉤，短時間難以扭轉(zhuǎn)其二氧化碳排放量增長的態(tài)勢。目前數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策已關(guān)注到其高耗能屬性，但對于供電側(cè)的改革較為被動，數(shù)據(jù)中心可能是2030年碳達峰難度最大的行業(yè)之一。

加快推動數(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。開展數(shù)據(jù)中心等新基礎(chǔ)設(shè)施的政策、規(guī)劃與項目環(huán)境影響評價。推動做好新建超大型、大型數(shù)據(jù)中心和改造升級存量“老舊小散”數(shù)據(jù)中心的資源環(huán)境承載能力評估與空間布局，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)管控和準入清單，制訂節(jié)能審查、能耗雙控、碳排放影響評價等技術(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制，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)中心與可再生能源”深度融合。支持數(shù)據(jù)中心集群配套可再生能源電站，支持數(shù)據(jù)中心采用大用戶直供、拉專線、建設(shè)分布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范圍、拓展綠證核發(fā)范圍，鼓勵數(shù)據(jù)中心企業(yè)參與可再生能源市場交易。加快以數(shù)據(jù)中心作為用電方參與到碳市場交易，出臺數(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）和綠色運維管理技術(shù)等具有前瞻創(chuàng)新和應(yīng)用市場的能效技術(shù)。重點突破和繼續(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)測及智能運維管理系統(tǒng)等前沿節(jié)能技術(shù)。創(chuàng)新節(jié)能減碳管理機制，提升綠色低碳意識與管理能力。