中國儲能網(wǎng)訊：建設綠色數(shù)據(jù)中心是構建新一代信息基礎設施的重要任務，是深入實施制造強國、網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略的有力舉措?！半p碳”目標下，提高數(shù)據(jù)中心能源與資源使用效率成為當務之急，數(shù)據(jù)中心發(fā)展迎來綠色低碳風口。
江蘇全省數(shù)據(jù)中心年用電量已超23億千瓦時
我國的數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模持續(xù)穩(wěn)步增長，至2022年底，規(guī)模約為650萬架，年耗電量約為2700億千瓦時，占全社會用電量的3.1%，相當于三峽水電站年滿發(fā)電量的3倍。預測到2025年底，我國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模將超1000萬架，年耗電量將超過4000億千瓦時，年二氧化碳排放量將突破2.3億噸。
為推動數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展，國家多部門連續(xù)出臺《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》等相關政策文件。其中，2021年12月發(fā)布的《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求 推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》提出：到2025年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.5以下，國家樞紐節(jié)點進一步降到1.25以下，綠色低碳等級達到4A以上。北上廣等重點地區(qū)紛紛推出具體政策，嚴格控制數(shù)據(jù)中心能耗水平。2023年4月，北京發(fā)布的《關于進一步加強數(shù)據(jù)中心項目節(jié)能審查的若干規(guī)定（征求意見稿）》提出：年能源消費量大于等于3萬噸標準煤的項目，電能利用效率（PUE，Power Usage Effectiveness，其數(shù)值為數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有用電設備消耗的總電能與所有電子信息設備消耗的總電能之比）不應高于1.15。2021年4月，上海發(fā)布的《上海市數(shù)據(jù)中心建設導則（2021版）》提出：新建大型數(shù)據(jù)中心綜合PUE嚴格控制不超過1.3，水利用效率（WUE，Water Usage Effectiveness，其數(shù)值為數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有用水設備消耗的總水量與所有電子信息設備消耗的總電能之比）第一年不高于1.6，第二年不高于1.4。2023年1月，廣東發(fā)布的《關于加強數(shù)據(jù)中心布局建設的意見》提出：國家樞紐節(jié)點數(shù)據(jù)中心集群內(nèi)數(shù)據(jù)中心平均PUE值不高于1.25。
在江蘇，數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展同樣是地方政府、通信運營商等多方關注的焦點。2021年12月，江蘇省工信廳印發(fā)《江蘇省新型數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌發(fā)展實施意見》提出：到2023年底新建大型及以上數(shù)據(jù)中心電能利用效率（PUE）降低到1.3以下，到2025年底，基本形成“雙核三區(qū)四基地”發(fā)展布局體系。
到2022年底，江蘇數(shù)據(jù)中心標準機架規(guī)模達50萬架，到2025年底，江蘇數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模達70萬標準機架，年均增速保持在12%左右。據(jù)江蘇通信管理局公布的數(shù)據(jù)，2022年，江蘇數(shù)據(jù)中心用電量達23.5億千瓦時，同比增長32.7%，占當年全省全社會總用電量的0.32%；預計到2025年，江蘇全省數(shù)據(jù)中心年用電量將突破33億千瓦時。
發(fā)展與能源消費面臨三大挑戰(zhàn)
一是能耗約束與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對數(shù)據(jù)中心選址布局提出更高要求。
“雙碳”背景下，江蘇各市積極淘汰落后產(chǎn)能、騰退能源與土地指標，對數(shù)據(jù)中心能源消費總量與強度提出了更為嚴格的要求。數(shù)據(jù)中心作為能源資源消費大戶，如何優(yōu)化布局成為難題。
二是數(shù)據(jù)中心行業(yè)對可再生能源消費重視不足。
受限于本地資源稟賦與場地面積等條件約束，數(shù)據(jù)中心對本地新能源利用“微不足道”。當前，政府對綠電沒有強制要求且綠電成本較高，數(shù)據(jù)中心行業(yè)對可再生能源利用還持觀望態(tài)度，只有頭部企業(yè)或者用戶對綠電有明確要求的數(shù)據(jù)中心愿意通過購買綠電、綠證或投資新能源電站等方式提升綠電消費水平。
三是數(shù)據(jù)中心運營商主動節(jié)能的內(nèi)生動力不足。
數(shù)據(jù)中心是節(jié)能工作中較新的領域，部分數(shù)據(jù)中心運營管理單位擔心節(jié)能改造對機房安全運行造成影響，因此，對節(jié)能改造工作較為謹慎。同時，數(shù)據(jù)中心使用液冷、調(diào)峰儲能、光伏建筑一體化等節(jié)能增效技術的投資回收期普遍偏長，這也使得數(shù)據(jù)中心運營商對節(jié)能工作缺乏積極性。另外，政府對數(shù)據(jù)中心能耗缺少有效監(jiān)管手段，沒有形成有效的獎勵與考核機制。
政策：激勵綠色高效發(fā)展
從政策層面，應激勵數(shù)據(jù)中心通過安裝分布式光伏，購買綠電、綠證，投資建設新能源電站等多種方式，提升可再生能源消費占比。同時，要求新建數(shù)據(jù)中心使用符合最新標準的高能效設備，推廣高壓直流供電技術、預制模塊化技術、液冷技術、余熱回收技術等新一代技術應用。分類分批推動存量“老舊小散”數(shù)據(jù)中心改造升級，進一步完善數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查、能耗雙控、碳排放影響評價等工作。強化政府引導、企業(yè)主導、政策扶持，推動“新增可再生能源電力消費量不納入能源消費總量控制”等政策在江蘇數(shù)據(jù)中心先行落地；成立支持數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展的專項資金或提供相關財稅優(yōu)惠。具體建議如下：
一是統(tǒng)籌開展數(shù)據(jù)中心選址布局。一方面，數(shù)據(jù)中心選址布局要綜合考慮電源點距離與供電保障水平、能源成本、制冷冷源與環(huán)境溫濕度、交通、消防等重要因素；另一方面，要著重關注當?shù)卣畬?shù)據(jù)中心能耗總量與強度的要求以及數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策?！督K省“十四五”大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出：除保障核心通信樞紐建設、國家及省市重大戰(zhàn)略部署需求外，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心原則上應布局在城區(qū)外，平均機架設計功率不低于6千瓦。城區(qū)內(nèi)原則上僅新建智能計算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心等新型數(shù)據(jù)中心，平均機架設計功率一般不低于8千瓦。
二是推動儲能等分布式電源技術應用，積極參與電網(wǎng)互動。儲能（蓄電、蓄冷）對于數(shù)據(jù)中心具有可作為后備應急保障、促進本地可再生能源消納、參與“削峰填谷”、減少運行成本等重要作用。2022年10月，江蘇省發(fā)展改革委發(fā)布《江蘇省電力需求響應實施細則（修訂征求意見稿）》，明確擁有儲能等具備可中斷負荷的數(shù)據(jù)中心可以獨立戶號參與需求響應并享受相應補貼。利用數(shù)據(jù)中心屋頂、立面等資源部署太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，除了減少對網(wǎng)供電需求外，光伏組件還將在屋頂形成遮擋，最大限度避免數(shù)據(jù)中心因陽光直射造成熱量聚集，進而降低空調(diào)能耗。
三是積極通過購買綠電、綠證等可再生能源采購模式，提升綠色低碳能源消費水平。充分利用本地太陽能、風能、地熱能等本地能源與資源，已不能滿足數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展要求?！半p碳”目標背景下，應積極開展綠電、綠證交易，并鼓勵具有經(jīng)濟實力的數(shù)據(jù)中心投資建設新能源電站，多措并舉，提升數(shù)據(jù)中心綠電消費占比，推動江蘇數(shù)據(jù)中心綠色低碳轉型。
四是積極利用機房余熱資源，拓展綜合能源服務業(yè)務，創(chuàng)造更大效益。推動數(shù)據(jù)中心余熱回收利用，通過高效換熱器、熱泵等技術進一步提升數(shù)據(jù)中心低品位熱能，為數(shù)據(jù)中心輔助區(qū)及周邊建筑提供生活熱水、供暖等服務。有效降低數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的熱污染與碳排放，同時創(chuàng)造新的經(jīng)濟效益。
技術：驅(qū)動節(jié)能改造升級
從技術層面，對發(fā)展路徑的建議如下；
一是合理設計數(shù)據(jù)中心機房通風路徑，優(yōu)先選擇水冷式制冷方式并充分利用自然冷源。規(guī)劃設計高效的制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心提升能效的重要手段。在江蘇大部分地區(qū)，水冷式制冷方式的能效優(yōu)于風冷式系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)更容易利用自然冷源。制冷系統(tǒng)應實現(xiàn)數(shù)字化、自動化、智能化管控，避免通過手動方式頻繁切換設備運行方式。同時，通過合理設計通風路徑，做好機柜與服務器布局，避免機房過量制冷、氣流旁通、氣流再循環(huán)等造成的能量浪費。
二是應用高能效變壓器、高壓直流電源、預制模塊化等新技術，提高電能利用效率與施工效率。通常，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)損耗占數(shù)據(jù)中心總損耗的5%～10%，變壓器、UPS等是存在電力損耗的主要設備，此類設備在設計報廢年限前不會輕易更換，因此，在規(guī)劃設計之初應優(yōu)先選用《電力變壓器能效定值及能效等級》（GB 20052-2020）等標準推薦的1級能效設備。
三是充分運用人工智能（AI）、云計算等新一代信息技術，提升智慧管理水平。在充分保障數(shù)據(jù)中心安全運行的前提下，應用AI、云計算等新一代信息技術，智能化給出數(shù)據(jù)中心能源系統(tǒng)最優(yōu)運行模式與節(jié)能建議；同時，結合現(xiàn)場工作人員及專家經(jīng)驗，開展相關操作，實現(xiàn)系統(tǒng)能效優(yōu)化提升。推動建設全省數(shù)據(jù)中心智慧管理平臺，掌握全省數(shù)據(jù)中心能源資源消耗總量與強度等關鍵指標，為督促全省數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展、制定相關激勵機制提供科學依據(jù)。
四是積極開展存量數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造。硬件方面，開展冷卻塔節(jié)能改造，開展制冷主機的壓縮機、機房水泵等設備變頻改造，優(yōu)化機房冷熱通道設計，開展照明系統(tǒng)節(jié)能改造，加大自然冷源利用、合理設置冷卻水溫度等。軟件與管理方面，積極建設智慧管理系統(tǒng)，利用數(shù)字化技術增強管理水平，推動數(shù)據(jù)中心整體能效的提升。
