中國儲能網(wǎng)訊：數(shù)據(jù)中心是算力的物理承載，也是數(shù)字化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中扮演著越來越重要的角色。2023年8月，工業(yè)和信息化部公布的數(shù)據(jù)顯示我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過760萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，算力總規(guī)模達(dá)到每秒1.97萬億億次浮點(diǎn)運(yùn)算，位居全球第二。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已覆蓋工業(yè)大類的85%以上，標(biāo)識解析體系全面建成，重點(diǎn)平臺連接設(shè)備超過8000萬臺 （套）。隨著數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模能級不斷提升，在碳達(dá)峰、碳中和的背景下，數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳問題越來越受到重視。
一、北京市數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目基本情況
隨著北京市數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全市各行業(yè)對數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)中心算力需求持續(xù)增加，數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2022年底，北京市共計80個數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目登記造冊，其中在建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）項(xiàng)目21個，已運(yùn)營項(xiàng)目59個，合計40萬個機(jī)架。市場、政策、環(huán)境等因素吸引著更多的數(shù)據(jù)中心落戶北京。一是市場需求大。數(shù)據(jù)中心的需求方多為互聯(lián)網(wǎng)、金融、通信等行業(yè)，其中互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)所占份額最大。據(jù)統(tǒng)計，2020年北京市網(wǎng)信獨(dú)角獸企業(yè)（企業(yè)估值超過10億美元的新生代未上市網(wǎng)信企業(yè)）數(shù)量最多，為88家，占全國總數(shù)的42.5%。二是基礎(chǔ)支撐強(qiáng)。北京市作為全國科技創(chuàng)新中心，軟件及人才資源豐富，為數(shù)據(jù)中心發(fā)展創(chuàng)造了資源優(yōu)勢。三是政策環(huán)境優(yōu)。2023年1月底，北京市人民政府印發(fā)的《2023年市政府工作報告重點(diǎn)任務(wù)清單》明確提出，著力建設(shè)全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)標(biāo)桿城市，落實(shí)北京數(shù)字經(jīng)濟(jì)促進(jìn)條例，推動北京數(shù)據(jù)特區(qū)建設(shè)，開展數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度先行示范。同時，北京市供電、供水穩(wěn)定，作為全國八大超級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之一、ChinaNet骨干網(wǎng)三個國際出口之一，資源保供有力，也是數(shù)據(jù)中心選址落戶北京的重要因素。
二、存在的主要問題
數(shù)據(jù)中心依靠服務(wù)器機(jī)架容納IT設(shè)備，機(jī)架數(shù)量是體現(xiàn)數(shù)據(jù)中心規(guī)模的重要指標(biāo)。高算力需求帶來了高能耗、高散熱量，在人工智能時代來臨之時，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的能耗及其配套的制冷散熱能耗也水漲船高。據(jù)統(tǒng)計，2022年納入北京市節(jié)能監(jiān)測服務(wù)平臺的37家數(shù)據(jù)中心年能耗總量已超過100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在算力需求大幅增加的背景下，北京市數(shù)據(jù)中心將面臨巨大的節(jié)能降碳挑戰(zhàn)。
1.人工智能時代背景下低效老舊數(shù)據(jù)中心能效問題日益突出
根據(jù)北京市節(jié)能監(jiān)測服務(wù)平臺數(shù)據(jù)分析，2021年北京市共有5000噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心單位32家企業(yè)，運(yùn)行PUE值基本在1.3以上，有的甚至達(dá)到1.79。這些傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心和“老舊小散”數(shù)據(jù)中心是未來北京市數(shù)據(jù)中心改造的主要對象。經(jīng)調(diào)查，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心以老舊廠房為主，呈現(xiàn)上架率不穩(wěn)定，需改造點(diǎn)位多，改造場景復(fù)雜，改造成本高，項(xiàng)目周期長等特點(diǎn)，實(shí)施可復(fù)制推廣的數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳改造案例難度較大。
2.數(shù)據(jù)中心水資源消費(fèi)量不容忽視
數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)水資源消耗主要包括兩種：一是冷卻水蒸發(fā)汽化，間接帶走機(jī)房內(nèi)服務(wù)器產(chǎn)生的熱量。二是為防止冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢、細(xì)菌滋生，定期對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行加藥補(bǔ)水。此外，數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中還有IT房間加濕用水、冷凍水補(bǔ)水、開式冷卻塔清洗維護(hù)用水等其他水資源消耗。據(jù)推算，目前北京市數(shù)據(jù)中心年用水量約為2200-3000萬立方米，“十四五”期間，北京市數(shù)據(jù)中心水耗仍將保持高速增長。數(shù)據(jù)中心“與人爭水”問題突出。北京市城區(qū)供水的7成來自寶貴的“南水”，水資源約束仍然是制約北京市生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的根本性約束。北京市再生水水質(zhì)能夠滿足數(shù)據(jù)中心冷卻用水的需求，但由于再生水管網(wǎng)配套不足，以及缺乏對數(shù)據(jù)中心使用再生水的強(qiáng)制要求，目前北京市數(shù)據(jù)中心冷卻用水主要采用市政供應(yīng)的自來水，違背了“優(yōu)質(zhì)優(yōu)用”的使用原則，間接擠占了市民用水資源，形成嚴(yán)重浪費(fèi)。
3.數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目余熱外供困難
數(shù)據(jù)中心在投產(chǎn)運(yùn)行后，其自身消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為熱能，在回收利用后可為周邊提供熱源，在夏季提供生活熱水，在冬季降低供暖能耗，可以在節(jié)能降碳的同時增加數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟(jì)效益。通過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，雖然數(shù)據(jù)中心余熱利用技術(shù)已成熟穩(wěn)定，且運(yùn)營單位普遍具有余熱外供利用的意愿，但由于資源需求不匹配、安全性與經(jīng)濟(jì)性以及管線協(xié)調(diào)等客觀問題，數(shù)據(jù)中心余熱外供利用情況未達(dá)到預(yù)期水平。主要有以下三個問題：
1）數(shù)據(jù)中心規(guī)劃布局不合理。數(shù)據(jù)中心多建于老舊廠房或工業(yè)園區(qū)，周邊住宅及商業(yè)建筑密度較低，用戶用熱需求少。部分?jǐn)?shù)據(jù)中心在建設(shè)時周邊既有用戶多已配備了供熱設(shè)施，無需利用數(shù)據(jù)中心余熱。
2）數(shù)據(jù)中心余熱供應(yīng)不穩(wěn)定。目前，北京市數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目多數(shù)為外租型數(shù)據(jù)中心，機(jī)柜上架率不穩(wěn)定將直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心余熱供應(yīng)不穩(wěn)定，投資回收期一般在5年以上，且數(shù)據(jù)中心進(jìn)行余熱利用改造將需要機(jī)房停產(chǎn)配合，影響IT系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
3）供熱管線改造協(xié)調(diào)難。數(shù)據(jù)中心余熱外供需要改造接駁已建成的常規(guī)市政管線，需統(tǒng)籌考慮安全距離、征詢產(chǎn)權(quán)單位和住建、消防等多部門意見，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心場地緊湊，可用于按照余熱回收設(shè)施空間不足。
4.數(shù)據(jù)中心參與綠色電力交易主動性不高
2023年上半年，北京市電力交易中介機(jī)構(gòu)累計交易綠色電力9場次，總成交11.5億千瓦時，覆蓋燕山石化、中國聯(lián)通、北京奔馳等34家用戶，電源主要來自于山西、蒙東地區(qū)，綠電交易總量逐步擴(kuò)大。交易方式主要為購電企業(yè)集中提交需求后，由電力交易中介機(jī)構(gòu)對接外省可再生能源交易主管部門進(jìn)行集中購電，購電企業(yè)在完成綠色電力交易后將同時取得綠色電力證書和綠色電力消費(fèi)憑證。在“雙邊協(xié)商交易”和“掛牌交易”的模式下，綠色電力交易周期長，交易模式復(fù)雜，時間不可控的缺點(diǎn)一定程度制約了數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營單位參與綠色電力交易的主動性。
三、對策建議
黨的二十大報告指出，要加快建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國。建設(shè)數(shù)字中國是從基本國情出發(fā)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的必然選擇，我國網(wǎng)民規(guī)模超過10億，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的過程也是全體人民共享更高質(zhì)量數(shù)字化發(fā)展成果的過程。數(shù)據(jù)中心的高質(zhì)量發(fā)展是建設(shè)數(shù)字強(qiáng)國的最堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更好的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能降碳技術(shù)則是堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)中心綠色發(fā)展的根本保障。為高質(zhì)量打造首都成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)標(biāo)桿城市，結(jié)合北京市數(shù)據(jù)中心實(shí)際情況，提出以下三點(diǎn)建議。
1.鼓勵數(shù)據(jù)中心應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)降低能耗水耗
1）進(jìn)一步加大數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能降碳考核力度。在嚴(yán)格控制新建項(xiàng)目PUE水平的基礎(chǔ)上，在節(jié)能評審工作中增加水效和碳效的考核要求，適時研究制定數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能效標(biāo)識，開展數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目全生命周期評價，啟動數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目能效領(lǐng)跑者活動。
2）更加側(cè)重數(shù)據(jù)中心應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)目錄推廣工作。大力推動綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建，引導(dǎo)新型數(shù)據(jù)中心走高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路。鼓勵應(yīng)用高密度集成等IT設(shè)備、液冷等制冷系統(tǒng)、高壓直流等供配電系統(tǒng)、能效環(huán)境集成檢測等輔助系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品，支持探索利用鋰電池、儲氫和儲能等作為數(shù)據(jù)中心多元化儲能和備用電源裝置，加強(qiáng)動力電池梯次利用產(chǎn)品推廣應(yīng)用。提高數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵核心技術(shù)設(shè)備國產(chǎn)化水平。
3）加快推動北京市存量低效數(shù)據(jù)中心提升改造，提高能效碳效水效水平。針對PUE值超過1.4的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目和平均單機(jī)架功率低于2.5千瓦或平均上架率低于30%的功能落后的備份存儲類低利用率數(shù)據(jù)中心，鼓勵通過合同能源管理、合同節(jié)水管理等市場化模式，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心選址于再生水網(wǎng)范圍內(nèi)，借助節(jié)能節(jié)水服務(wù)公司專業(yè)優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)中心能效、碳效、水效水平；將數(shù)據(jù)中心作為節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目支持的重點(diǎn)領(lǐng)域，對于改造項(xiàng)目節(jié)能量經(jīng)核證后，給予市區(qū)兩級資金獎勵；鼓勵低效數(shù)據(jù)中心騰退、整合替代為大型高效數(shù)據(jù)中心。
2.逐步完善數(shù)據(jù)中心余熱外供制度建設(shè)
一是加強(qiáng)規(guī)劃統(tǒng)籌，建立余熱外供協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制。建議結(jié)合城市總體規(guī)劃、供熱領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃與數(shù)據(jù)中心布局統(tǒng)籌考慮，研究制定全市數(shù)據(jù)中心余熱利用實(shí)施方案，鼓勵數(shù)據(jù)中心余熱與周邊既有熱源耦合利用。二是以社會投資為主，政府補(bǔ)貼為輔，研究確定數(shù)據(jù)中心余熱外供補(bǔ)助資金和市場價格，鼓勵第三方供熱公司采用社會化管理模式進(jìn)行供熱運(yùn)行管理，提升余熱外供管理水平。三是開展試點(diǎn)示范，針對北京市數(shù)據(jù)中心余熱利用效果較好的典型項(xiàng)目加大宣傳推廣力度，針對不同規(guī)模、不同類型的數(shù)據(jù)中心定制應(yīng)用場景，探索數(shù)據(jù)中心與農(nóng)業(yè)大棚、工業(yè)園區(qū)余熱耦合利用。
3.引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營單位加大可再生能源應(yīng)用規(guī)模
一是進(jìn)一步擴(kuò)大對數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目可再生能源應(yīng)用的要求，在充分使用綠色電力的情況下，研究數(shù)據(jù)中心“光儲直柔”一體化、“綠氫”技術(shù)應(yīng)用，堅(jiān)持定期考核監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可再生能源利用情況。二是協(xié)調(diào)綠電交易中介機(jī)構(gòu)舉辦數(shù)據(jù)中心綠色電力購買專場活動，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心購買和使用綠電。三是多措并舉，適時探索數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目能源綜合利用，在應(yīng)用光伏、氫能的基礎(chǔ)上探索數(shù)據(jù)中心電儲能、氫燃料電池儲能等技術(shù)，考慮“源-網(wǎng)-荷-儲”各個環(huán)節(jié)，構(gòu)建“數(shù)據(jù)中心+能源中心”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和大電網(wǎng)的“數(shù)網(wǎng)協(xié)同”，在安全可靠的前提下建立一批移動式或固定式新型儲能設(shè)施作為應(yīng)急備用電源替代數(shù)據(jù)中心柴油消耗，最終建設(shè)成為以可再生能源發(fā)電為主，結(jié)合鋰電池提供快速響應(yīng)的安全保障，利用氫燃料電池供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的綠色數(shù)據(jù)中心。
