中国数据中心发展方向碳中和背景下

采访
Zhigang Luo, Deputy Chairman of CECS Big Data Working Committee, a prominent data centre industry expert

中国数据中心行业用电量和碳排放

目前数据中心的能耗问题阻碍了其自身的发展与节能社会的构建,尤其是在北上广深等一线城市,面临这数据需求旺盛和能耗“双控”要求严格的矛盾,新建数据中心指标越发难以获取。因此,随着国家“2030碳达峰、2060碳中和”目标要求的提出,低碳绿色,乃至“碳中和”数据中心已经成为未来数据中心发展的“风向标”和确定趋势。

我们预测在2025年中国数据中心CO₂排放量能够提前实现碳达峰,峰值规模控制在约1.0亿吨。具体措施有很多,比如源头减量、自然冷却技术、超高能效设备、智能化技术、多站合一技术、变电储能等能源综合利用技术等等。

数据中心“碳中和”定位

数据中心实现“碳中和”是运用各种低碳技术和商业模式创新的综合集成,主要包括:

1.数据中心规划

在数据中心的规划中,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。

2. 数据中心建设运营

在数据中心的建设运营中,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. 数据中心用能体系

在数据中心的用能体系中并不排斥化石能源,需要进行模式创新,数据中心可投资建设集中和分布式的风、光、氢等清洁可再生发电系统,也应充分利用电力交易、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。

碳中和背景下,数据中心节能减排技术综述

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需求。叠加一线城市对降低PUE值的明文规定以及供需缺口较大的局面,也倒逼数据中心绿色化发展。在绿色化发展方面,主要包括采用可再生能源和提升能源效率。

当前数据中心节能减排所面临的四大挑战分别是:

1) 量的建设需求和日趋严格的地方政策限制以及供给减少带来的挑战,结果会直接导致新建数据中心无法通过能评、无法拿到政府合法批文进行下一步的数据中心建设。

2) 客户业务复杂性所带来的技术架构和节能方案的选择难度增大,结果会直接导致数据中心建设成本高、投资亏损或因为能效不达标而引发的高额罚款或被迫整改工作。

3) 外部电力资源利用效率低,结果会直接导致数据中心的得电率低、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,结果会直接导致数据中心无法顺利建设,需要重新评估方案选择,带来成本的大幅提高,建设周期和进度严重滞后。

4) 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。

对于数据中心运营者来说,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,最大限度地实现数据中心绿色低碳,将为未来数据中心实现“碳中和”的最终目标打下坚实的基础。

总的来说,数据中心节能减排技术有以下这些:

数据中心整体节能技术

  • 全预制模块化数据中心技术
  • 高可靠性和高可用性保障的低PUE整体架构技术

 

数据中心电气节能技术

 

数据中心制冷节能技术

  • 高温冷冻水空调技术
  • 氟泵技术
  • 多联空调技术
  • 相变蓄冷技术
  • 冷板式液冷技术
  • 浸没式液冷技术
  • 高效利用自然冷源的间接蒸发冷却技术
  • AI节能自控技术

 

数据中心资源回收技术

  • 污水回收技术
  • 热回收技术等

 

其他节能技术

  • 智能照明系统
  • 光伏发电
  • IT服务器节能技术
  • 量子计算机
  • 氢燃料电池等

碳中和下的中国数据中心总体发展策略

数据中心行业应积极参与建立绿色电力交易市场。在国家有关政策和电力交易市场建设允许的条件下,做好绿色电力认证的市场体系、认证流通体系的顶层设计和部署实施,不断扩大绿色电力参与市场规模。

在数据中心选址开发阶段,结合全国可再生能源供给侧建设情况,优先选择可再生能源供给侧建设相对完善的区域开展数据中心建设。

在数据中心设计建造阶段,结合最终用户使用需求分析,优先部署可最大程度提升电能使用效率的解决方案和技术选型,探索并尝试利用可再生能源的储能、应急供能的技术方案。

在数据中心长期运营阶段,加强数据中心碳资产管理,加大可再生能源采购占比;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。