中國儲能網(wǎng)訊：日前，微軟宣布以687億美元現(xiàn)金收購動視暴雪，微軟CEO甚至稱“為了元宇宙，這都值得！”，讓“元宇宙”再次成為行業(yè)關(guān)注的焦點。
自2021年年底以來，元宇宙概念便一直被資本市場熱炒，各行業(yè)也爭相與之掛鉤，理想汽車關(guān)聯(lián)公司申請注冊多個“元宇宙”商標(biāo)。國內(nèi)多地也開始布局元宇宙，上海將其寫入了電子信息產(chǎn)業(yè)“十四五”規(guī)劃。
元宇宙看似“勢不可擋”，但只要一個因素就能讓它“癱瘓”——斷電。
數(shù)據(jù)中心能耗接近湖南年用電量
“元宇宙”是什么？清華大學(xué)新媒體研究中心執(zhí)行主任沈陽在接受新華網(wǎng)采訪時表示，元宇宙是整合5G、6G、人工智能、大數(shù)據(jù)等多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實相融互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會形態(tài)。簡單來說，元宇宙是現(xiàn)實世界的鏡像，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)和AR、VR等技術(shù)進行游戲、社交等沉浸式體驗。
新穎的元宇宙概念，建立在高速發(fā)展的信息化技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)上。據(jù)中國信通院發(fā)布的《2021年通信業(yè)統(tǒng)計公報》，2021年中國云計算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務(wù)實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)收入2225億元，同比增長27.8%。其中，數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比上年分別增長18.4%、91.5%和35.5%。中國信通院《中國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展白皮書》顯示，2020年，全國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達到了39.2萬億元，同比增長9.7%，占GDP比重達38.6%。
從數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C交互，元宇宙運行的每一個環(huán)節(jié)都需要消耗能源。而其核心設(shè)備——5G基站和數(shù)據(jù)中心的高耗能問題更是不容小覷。
國際上對數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的能耗研究主要圍繞信息通信（ICT）產(chǎn)業(yè)展開，包括數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)與終端設(shè)備。華為技術(shù)研究院（Huawei Technologies）瑞典研發(fā)中心的研究顯示，2020年全球ICT產(chǎn)業(yè)的能耗約為20000億千瓦時，預(yù)計2030年最高將增長61%至32180億千瓦時。而據(jù)enerdata的數(shù)據(jù)，2020年全球電力消費量為201760億千瓦時。據(jù)此計算，2020年全球ICT能耗約占全球用電量的9.91%，接近美國2020年用電量的一半。
中國鐵塔研究院院長竇笠曾表示，5G功耗是4G的2到3倍。工信部電子第五研究所計量檢測中心、國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究與國際合作中心等機構(gòu)根據(jù)各地公布的數(shù)據(jù)展開研究發(fā)現(xiàn)，2020年全國5G基站（宏基站）已建成約85.7萬個，假設(shè)這些基站全部開通且不間斷運行，2020年的能耗約為504億千瓦時，相當(dāng)于天津市2021年的總用電量。
據(jù)《2021年通信業(yè)統(tǒng)計公報》，2021年全國移動通信基站總數(shù)達996萬個，其中5G基站為142.5萬個。假設(shè)5G基站功耗沒有下降，2021年全國5G基站耗電量會比上一年高出約333億千瓦時，增速超過60%。
作為傳遞、加速、展示、計算、存儲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的設(shè)備，數(shù)據(jù)中心是元宇宙的“心臟”，“漏跳一拍”甚至?xí)斐稍钪姘c瘓。因此，為維持其“持續(xù)跳動”，必須源源不斷地“供血”——供應(yīng)電力。
生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院蔣洪強、李勃、張偉等日前在《中國環(huán)境報》撰文提到，以功率2.5千瓦為一個標(biāo)準(zhǔn)機架，2021年全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模達到543.6萬架，較2020年增加27%；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%，能耗增速高于數(shù)據(jù)中心機架增長速度。
這一能耗量是什么概念？2021年，全國全社會用電量達83128億千瓦時。以此計算，2021年全國數(shù)據(jù)中心能耗約占全年總用電量2.6%，也相當(dāng)于2021年湖南全省的用電量（2155億千瓦時）。
蔣洪強等人預(yù)測，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，約占全社會用電量的4%。對于5G基站，工信部電子第五研究所計量檢測中心等機構(gòu)的研究預(yù)測，2025年全國5G基站將達到約800萬個，單站設(shè)備功耗約為2.37千瓦。以此估算，2025年全國5G基站耗電量約為1660億千瓦時。
高耗能伴隨著高排放
當(dāng)下，全球數(shù)字轉(zhuǎn)型與能源轉(zhuǎn)型同步進行。在全球氣候危機下，各國正加速由化石能源轉(zhuǎn)向清潔可再生能源。在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施擴張迅速、能耗巨大的趨勢下，其碳排放問題也備受關(guān)注。
據(jù)介紹，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的碳排放主要來源于三個方面，包括設(shè)備生產(chǎn)制造與建設(shè)、設(shè)備運行和其刺激產(chǎn)生的新消費需求。其中，設(shè)備運行的耗能與碳排放占據(jù)大頭。
據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展倡議組織《SMARTer 2030報告》，2020年全球ICT行業(yè)碳排放占全球碳排放的2.3%。中國信通院《數(shù)字碳中和白皮書》顯示，據(jù)估算，2012年我國ICT產(chǎn)業(yè)碳排放量約為8225萬噸，占全國碳排放總量的1.18%；2017年約為13761萬噸，占比為1.48%。
在中國努力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)的背景下，5G、數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施面臨著嚴(yán)峻的能耗和碳排放挑戰(zhàn)。
工信部電子第五研究所計量檢測中心等機構(gòu)指出，2020年全國5G基站排放量高達2799萬噸。相比之下，數(shù)據(jù)中心耗能更多，碳排放量也更大。生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院蔣洪強等人指出，2021年全國數(shù)據(jù)中心碳排放量約為1.35億噸，較2020年增加3915萬噸，占全國碳排放量的1.14%左右。到2025年，全國數(shù)據(jù)中心碳排放量預(yù)計為2.1億噸，較2021年增加54%，占全國碳排放量的比例接近2%。
中國信通院認(rèn)為，與鋼鐵、電力、交通運輸業(yè)等其他傳統(tǒng)經(jīng)濟部門相比，中國整個ICT行業(yè)的碳排放量相對較低，并將在短期內(nèi)保持這一發(fā)展趨勢。但就數(shù)據(jù)中心等新型用電大戶的碳排放情況，業(yè)內(nèi)人士持謹(jǐn)慎態(tài)度。蔣洪強等人認(rèn)為，在未來十年，全國數(shù)據(jù)中心數(shù)量將高速增長。由于其碳排放情況和機架數(shù)與用電量深度掛鉤，數(shù)據(jù)中心可能成為實現(xiàn)碳達峰難度最大的行業(yè)之一。
2021年12月，國家發(fā)改委等部門發(fā)布《貫徹落實碳達峰碳中和目標(biāo)要求 推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》，對新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色低碳發(fā)展做出明確要求。國內(nèi)多地也根據(jù)自身的資源稟賦和經(jīng)濟發(fā)展情況出臺相關(guān)政策，指導(dǎo)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)據(jù)中心等綠色用能。內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、云南等地區(qū)強調(diào)提升可再生能源的使用比例，推動使用分布式供能等技術(shù)，從源頭保障數(shù)據(jù)中心等綠色用能。浙江、廣東、海南等一次能源自給率較低、主要靠省外輸入為主的省份，則提出了發(fā)揮江河湖海優(yōu)勢、利用自然冷源的方式降低數(shù)據(jù)中心能耗。
調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，配套建設(shè)分布式可再生能源+儲能系統(tǒng)被視為數(shù)據(jù)中心等新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要方向，目前該模式也被國內(nèi)企業(yè)驗證為行之有效的減碳方法。但元宇宙要全面爆發(fā)，需要實現(xiàn)“低碳能源自由”，這還有很長一段路要走。
（陳卓妮對本文亦有貢獻）
