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近年來，為了遏制全球氣候變暖，各國攜手致力于開展碳中和工作，我國提出“2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和”的遠(yuǎn)景目標(biāo)，各行各業(yè)都在著手推進(jìn)行業(yè)碳中和進(jìn)程。

眾所周知，數(shù)據(jù)中心作為高載能行業(yè)，在承擔(dān)著我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展重任的同時(shí)，其碳排放量大的問題也不容忽視。因此，推進(jìn)碳中和進(jìn)程已成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)“當(dāng)仁不讓”的責(zé)任與義務(wù)。數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)上下游“八仙過海，各顯神通”，紛紛拿出自己的“十八般武藝”，助力行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。

政策引導(dǎo)

行業(yè)的發(fā)展離不開政策的引導(dǎo)及規(guī)范，數(shù)據(jù)中心行業(yè)亦是如此。2021年，國家發(fā)改委、國家能源局等四部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》中，提出“強(qiáng)化能源配套機(jī)制”的要求。其中，包括探索建立電力網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)聯(lián)動建設(shè)、協(xié)同運(yùn)行機(jī)制，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心用電成本；引導(dǎo)清潔能源開發(fā)使用，加快推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)；推動綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，加快數(shù)據(jù)中心節(jié)能和綠色化改造等主要任務(wù)。

《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計(jì)劃（2021-2023年）》（簡稱《行動計(jì)劃》）中也明確指出，數(shù)據(jù)中心要“綠色低碳，安全可靠”?！缎袆佑?jì)劃》指出，數(shù)據(jù)中心要“堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，支持綠色技術(shù)、綠色產(chǎn)品、清潔能源的應(yīng)用，全面提高新型數(shù)據(jù)中心能源利用效率。統(tǒng)籌發(fā)展與安全，進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全管理和能力建設(shè)，構(gòu)建完善的安全保障體系。”

不僅于此，今年初正式啟動的“東數(shù)西算”工程，之所以要“西算”，有很大一部分原因是因?yàn)槲鞑康貐^(qū)可再生能源供給充足。引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)向西部地區(qū)發(fā)展，可以很好地緩解東部地區(qū)能源方面的壓力，并充分利用西部地區(qū)的可再生能源，從而降低全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心的能耗水平。

通過種種政策不難看出國家對于推進(jìn)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的決心和力度。

降耗增效首當(dāng)其沖

對于技術(shù)應(yīng)用較保守的數(shù)據(jù)中心行業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)碳中和的工作要“循序漸進(jìn)”。以現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展情況來看，數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用設(shè)備的降耗增效是最有效降低數(shù)據(jù)中心碳排放，降低PUE值的路徑之一。

首先，以當(dāng)下技術(shù)水平來看，數(shù)據(jù)中心可以降低電流在傳輸過程中的損耗，可行手段主要有：采用高壓直流供電、市電+HVDC混合供電、選用電阻率較小的導(dǎo)線（如銅芯導(dǎo)線）、中壓變壓器盡可能靠近負(fù)荷中心，以及通過使用數(shù)字電源管理系統(tǒng)等。

除了從供電層面降耗增效外，供冷設(shè)備耗電是數(shù)據(jù)中心能耗的“大頭”，亦是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心降耗增效的主要“發(fā)力點(diǎn)”。

如今，數(shù)據(jù)中心的供冷手段已經(jīng)不僅局限于傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組供冷，越來越多的數(shù)據(jù)中心采用新型供冷方式，阿里巴巴浙江云計(jì)算仁和數(shù)據(jù)中心采用了全浸沒式液冷，美利云中衛(wèi)數(shù)據(jù)中心采用間接蒸發(fā)自然冷卻技術(shù)，易信科技百旺云數(shù)據(jù)中心采用自研的間接蒸發(fā)冷卻與高溫水系統(tǒng)結(jié)合的供冷方式，江天數(shù)據(jù)環(huán)京大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)天津基地采用間接蒸發(fā)冷卻+封閉熱通道技術(shù)，拉薩寧算數(shù)據(jù)中心采用直接蒸發(fā)冷卻+余熱回收技術(shù)......

在7月28日由中國IDC圈主辦的“‘東數(shù)西算’百家談”系列講座（簡稱“講座”）上，美的樓宇科技事業(yè)部/合肥研發(fā)部負(fù)責(zé)人衛(wèi)鵬云分享了位于拉薩的寧算數(shù)據(jù)中心在供冷方式選擇方面的些許經(jīng)驗(yàn)。衛(wèi)鵬云表示，基于拉薩年均氣溫低、相對濕度低、空氣質(zhì)量優(yōu)良等特點(diǎn)，美的最終選擇了使用直接蒸發(fā)冷卻+余熱回收的技術(shù)，為寧算數(shù)據(jù)中心供冷方式。

“我們采用模塊化設(shè)計(jì)。下面一層主要采用新風(fēng)制冷，新風(fēng)引進(jìn)來的空氣進(jìn)行濕膜降溫，再輸送到機(jī)房，通過冷通道、熱通道后，進(jìn)行余熱回收再利用，從‘兩端’實(shí)現(xiàn)降耗增效。”衛(wèi)鵬云指出。

除了上述供冷技術(shù)外，噴淋式液冷、冷板式液冷等制冷技術(shù)也越來越多的在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用。以數(shù)據(jù)中心供冷方式作為重要“抓手”，已成為現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心降耗增效的主要路徑之一。

從源頭上實(shí)現(xiàn)碳中和

數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)碳中和，可以通過設(shè)備層面的降耗增效來有序推進(jìn)，可即便能耗再低，也不能做到“0”能耗。如果數(shù)據(jù)中心可以采用100%可再生能源供電，就能從源頭上實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)，這也是國家啟動建設(shè)“東數(shù)西算”工程的重要因素之一——西部地區(qū)擁有充沛的可再生能源。

在本期講座上，綠色和平北京辦公室 氣候與能源項(xiàng)目主任呂歆表示，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模逐步提升，其用電量也在逐年遞增，預(yù)計(jì)到2035年，數(shù)據(jù)中心用電量將占全社會用電量的5%~7%，占比量極大。作為高載能的數(shù)據(jù)中心如若可以采用100%可再生能源，將為全球減碳貢獻(xiàn)一份“可觀”的力量。

現(xiàn)階段，“北上廣深”等數(shù)據(jù)中心行業(yè)“熱門”城市已經(jīng)出臺相應(yīng)政策，鼓勵2021年以后建成的項(xiàng)目采用可再生能源，力爭到2030年，可再生能源使用占比達(dá)到100%。“今年初到5月這期間，北京獲批的7個IDC項(xiàng)目都不同程度的提出了自身采用可再生能源的使用方案。”呂歆強(qiáng)調(diào)。

數(shù)據(jù)中心采用全綠電供電將成為數(shù)據(jù)中心碳中和過程中至關(guān)重要的一步，呂歆表示，如果僅靠電網(wǎng)清潔化的話，到了2035年，即使電網(wǎng)清潔化達(dá)到一定程度，但數(shù)據(jù)中心的碳排放量仍將“高居不下”。

其實(shí)現(xiàn)階段國內(nèi)已有較成熟的數(shù)據(jù)中心100%采用綠電的案例——三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心。三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心依托于三峽大壩可以給予充足“水電”供電的優(yōu)勢，數(shù)據(jù)中心供電全部采用水電，實(shí)現(xiàn)了“水流-電流-數(shù)據(jù)流”的完美轉(zhuǎn)化，打造零碳數(shù)據(jù)中心園區(qū)。

除三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心外，在我國可再生能源供給充沛的烏蘭察布、中衛(wèi)等城市，也已有大量數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)電、太陽能供電來作為數(shù)據(jù)中心“補(bǔ)充”用電，提升數(shù)據(jù)中心可再生能源供電占比，降低PUE值。

不過，數(shù)據(jù)中心行業(yè)對用電的穩(wěn)定要求極高，受困于技術(shù)等原因，現(xiàn)階段可再生能源發(fā)電供電并不穩(wěn)定，這也是如今數(shù)據(jù)中心未能實(shí)現(xiàn)100%綠電的主要原因。未來，隨著技術(shù)的不斷迭代，綠電穩(wěn)定性提高，數(shù)據(jù)中心如若可采用100%可再生能源供電，即可從“源頭”上實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

探索新模式

除了上述路徑可以推進(jìn)數(shù)據(jù)中心碳中和進(jìn)程外，如今還有許多IDC服務(wù)商在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營模式上進(jìn)行探索，嘗試以不同的方式推進(jìn)數(shù)據(jù)中心碳中和進(jìn)程。

世紀(jì)互聯(lián)在佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心中采用光伏發(fā)電+儲能的模式，通過削峰填谷，降低數(shù)據(jù)中心PUE值，為數(shù)據(jù)中心碳中和提供新思路。

本次講座上，北京世紀(jì)互聯(lián)寬帶數(shù)據(jù)中心有限公司資深產(chǎn)品經(jīng)理高昆就從多種角度分析了各類儲能技術(shù)與數(shù)據(jù)中心結(jié)合的可能性。高昆表示，現(xiàn)階段已有的儲能技術(shù)主要有：抽水儲能、壓縮空氣儲能、重力儲能、熔融鹽儲能、全釩液流電池(VRB)儲能、飛輪儲能，以及電化學(xué)儲能，“針對數(shù)據(jù)中心行業(yè)的特點(diǎn)而言，電化學(xué)儲能是目前最適合數(shù)據(jù)中心儲能的一種方式，能滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心對儲能的需求。”高昆指出。

在電化學(xué)儲能的電池介質(zhì)中，磷酸鐵鋰是目前最適合用于儲能的介質(zhì)，世紀(jì)互聯(lián)通過與清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院合作研發(fā)，利用磷酸鐵鋰作為主要儲能“介質(zhì)”，將“數(shù)據(jù)中心+儲能系統(tǒng)+光伏”結(jié)合，可以將不穩(wěn)定的光伏電存儲，并轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定功率的電能為數(shù)據(jù)中心提供電力。

除了儲能+IDC的新模式外，微軟、海蘭信選擇探索將數(shù)據(jù)中心部署于水下，利用海水對服務(wù)器等IT設(shè)備進(jìn)行降溫，大幅降低數(shù)據(jù)中心PUE；江天數(shù)據(jù)在江天數(shù)據(jù)環(huán)京大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)天津基地?cái)?shù)據(jù)中心樓頂及外墻體布置光伏發(fā)電板，并規(guī)劃開發(fā)大興水庫120MW光伏文旅綜合項(xiàng)目，采用光伏+漁業(yè)互補(bǔ)的生態(tài)模式，探索數(shù)據(jù)中心運(yùn)營新模式。

雖然新模式的探索對數(shù)據(jù)中心碳中和而言可以起到推動作用，但現(xiàn)階段這些新模式還處于“嘗試”階段。由于鋰電池安全性、水下運(yùn)維難度、設(shè)備需定制等諸多問題，新模式若想普及還有很長的一段路要走。

“千里之行始于足下”，隨著越來越多企業(yè)、機(jī)構(gòu)對新模式的嘗試、探索，筆者相信終將有一種，甚至多種模式，推動數(shù)據(jù)中心碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心碳中和之路“路雖遠(yuǎn)，行則將至”。


原標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心碳中和的“十八般武藝”