中國儲能網訊：建設綠色數據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、網絡強國戰(zhàn)略的有力舉措。“雙碳”目標下，提高數據中心能源與資源使用效率成為當務之急，數據中心發(fā)展迎來綠色低碳風口。
江蘇全省數據中心年用電量已超23億千瓦時
我國的數據中心機架規(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，我國數據中心機架規(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。
為推動數據中心綠色低碳發(fā)展，國家多部門連續(xù)出臺《新型數據中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》《全國一體化大數據中心協(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 推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發(fā)展實施方案》提出：到2025年，全國新建大型、超大型數據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，嚴格控制數據中心能耗水平。2023年4月，北京發(fā)布的《關于進一步加強數據中心項目節(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，其數值為數據中心內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《上海市數據中心建設導則（2021版）》提出：新建大型數據中心綜合PUE嚴格控制不超過1.3，水利用效率（WUE，Water Usage Effectiveness，其數值為數據中心內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《關于加強數據中心布局建設的意見》提出：國家樞紐節(jié)點數據中心集群內數據中心平均PUE值不高于1.25。
在江蘇，數據中心綠色低碳發(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)《江蘇省新型數據中心統(tǒng)籌發(fā)展實施意見》提出：到2023年底新建大型及以上數據中心電能利用效率（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，江蘇數據中心標準機架規(guī)模達50萬架，到2025年底，江蘇數據中心機架規(guī)模達70萬標準機架，年均增速保持在12%左右。據江蘇通信管理局公布的數據，2022年，江蘇數據中心用電量達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，江蘇全省數據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)
一是能耗約束與產業(yè)發(fā)展對數據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能、騰退能源與土地指標，對數據中心能源消費總量與強度提出了更為嚴格的要求。數據中心作為能源資源消費大戶，如何優(yōu)化布局成為難題。
二是數據中心行業(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，數據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，數據中心行業(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據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。
三是數據中心運營商主動節(jié)能的內生動力不足。
數據中心是節(jié)能工作中較新的領域，部分數據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，數據中心使用液冷、調峰儲能、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，這也使得數據中心運營商對節(jié)能工作缺乏積極性。另外，政府對數據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，應激勵數據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，要求新建數據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”數據中心改造升級，進一步完善數據中心節(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”等政策在江蘇數據中心先行落地；成立支持數據中心綠色發(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)籌開展數據中心選址布局。一方面，數據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，要著重關注當地政府對數據中心能耗總量與強度的要求以及數據中心產業(yè)發(fā)展政策?！督K省“十四五”大數據產業(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，新建大型及以上數據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)內原則上僅新建智能計算中心、邊緣數據中心等新型數據中心，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，積極參與電網互動。儲能（蓄電、蓄冷）對于數據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據中心可以獨立戶號參與需求響應并享受相應補貼。利用數據中心屋頂、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，最大限度避免數據中心因陽光直射造成熱量聚集，進而降低空調能耗。
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，已不能滿足數據中心綠色低碳發(fā)展要求。“雙碳”目標背景下，應積極開展綠電、綠證交易，并鼓勵具有經濟實力的數據中心投資建設新能源電站，多措并舉，提升數據中心綠電消費占比，推動江蘇數據中心綠色低碳轉型。
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。推動數據中心余熱回收利用，通過高效換熱器、熱泵等技術進一步提升數據中心低品位熱能，為數據中心輔助區(qū)及周邊建筑提供生活熱水、供暖等服務。有效降低數據中心對環(huán)境的熱污染與碳排放，同時創(chuàng)造新的經濟效益。
技術：驅動節(jié)能改造升級
從技術層面，對發(fā)展路徑的建議如下；
一是合理設計數據中心機房通風路徑，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)是數據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，數據中心供配電系統(tǒng)損耗占數據中心總損耗的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。在充分保障數據中心安全運行的前提下，應用AI、云計算等新一代信息技術，智能化給出數據中心能源系統(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。推動建設全省數據中心智慧管理平臺，掌握全省數據中心能源資源消耗總量與強度等關鍵指標，為督促全省數據中心綠色發(fā)展、制定相關激勵機制提供科學依據。
四是積極開展存量數據中心節(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)，利用數字化技術增強管理水平，推動數據中心整體能效的提升。
