作为高能承载行业，数据中心有义务推动全行业“双碳”目标的落地。政策引导行业发展各行业的发展都离不开政策的引导，数据中心同样如此。近两年，国家层面出台的各项数据中心相关政策，都在引导数据中心有序推进碳中和进程。《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》工信部印发指出，要重点引导新建数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色低碳发展道路；基础设施整合模式；《工业能效提升行动计划》工信部等六部门发布明确规定，到2025年，新建大型、超大型数据中心电源利用效率（PUE）要优于1.3……。在国家政策的引导下，各地政府纷纷细化细化要求，对数据中心的PUE值提出具体要求。山东省工业和信息化厅印发关于深化改革创新推动数字经济高质量发展的若干措施。文件指出，“新建大型及以上数据中心PUE低于1.25”；区域内数据中心平均运行电能利用效率已降至1.2以下……各项政策正在推动我国数据中心有序开展碳中和工作。综上所述，从政策层面来看，数据中心的“减碳”大致可以分为两类。“东部地区”，如北京、上海、广州、深圳等一线城市，纷纷出台政策，通过限电、土地审批、能源评级等方式进一步降低碳排放。从紧政策，优化区域内数据中心产业布局，推动高质量发展，防止数据中心“野蛮生长”；中卫、乌兰察布、贵安新区等“西部地区”出台政策，依托自身地理环境、可再生能源应用等优势，加之强有力的政策支持，鼓励和引导数据产业有序发展区域中心，推进绿色数据中心建设。一东一西，通过两种不同的政策导向，引导数据中心在当地实现高质量可持续发展。在降低设备消耗的政策引导下，数据中心行业已经开始有序推进碳中和。从能耗来看，IT设备的能耗占比超过60%，非IT设备的能耗占比不到40%。其中，在非IT设备的能耗中，空调设备的能耗占比最大，超过20%。目前，数据中心节能减排技术的重点主要集中在冷却系统上。随着液冷技术的成熟，浸没式液冷、冷板液冷、喷雾液冷等液冷技术越来越多地应用于数据中心。除了液冷，随着技术的发展，近年来数据中心的制冷方式也从单一的传统空调机组变得更加多元化，间接蒸发冷却、磁悬浮制冷机组等新一代制冷方式不断涌现。层出不穷。新的冷却系统，甚至是多种冷却方法的组合，在数据中心并不少见。由此可见，数据中心制冷系统降耗增效是现阶段数据中心节能减排的“主战场”。除了制冷系统，供配电系统的降耗增效也是现阶段业界热议的焦点。众所周知，电在电缆中传输的过程会产生热量，同时消耗部分电能，而“电”是数据中心唯一不可或缺的能源，如何减少电能的损耗传输过程中的“电”，提高数据中心“电”的利用效率也成为业界关注的焦点。按照现有技术，采用高压直流输电、高压直流电等技术手段，可以有效减少“电”在输电过程中的损耗。由于减少了逆变工序，高压直流电的利用率一般可以达到96.5%，甚至更高。同时，在技术不断发展的过程中，UPS也成为数据中心供配电厂商争夺的主要市场。华为、Vertiv、科华、ABB、施耐德等国内外供配电行业巨头在这里都有相应的产品布局。效率超过97%，已经是“高端”UPS行业的“基本操作”。值得注意的是，在低负载率下，采用模块化UPS的数据中心效率已经超过高压直流电源。笔者认为，从技术发展趋势来看，高频UPS极有可能成为数据中心供配电降耗增效的最优解决方案之一。除了在制冷和供配电领域“下功夫”实现“减碳”外，运营模式的转变，在技术发展的背景下，数据中心实现碳减排的路径越来越多中立。下面，笔者简单盘点了未来数据中心实现碳中和的几条可行路径，以供参考。储能+IDC应用可再生能源是数据中心从根源上消除“碳”的途径之一。但是，从目前的技术来看，可再生能源并不稳定。如果没有，可以在紧缺时释放出来为数据中心供电，可以解决可再生能源不稳定的缺点。另一方面，当能源“过于”充裕时，数据中心还可以对外“输出”电力，完成需求侧响应，提高电网稳定性。储能+IDC的运营模式现阶段面临的主要问题是储能介质的选择。目前主要的储能方式是电化学储能，即使用磷酸铁锂电池进行储能，相当于为数据中心加装了一个“充电宝”，但磷酸铁锂电池能量不足储存也很明显——不稳定强烈，一旦着火，几乎不可能被扑灭。纵观整个行业，除了锂电池储能，业界也在研发氢能储能。畅享未来，随着科技的发展，当大规模储能+IDC运营模式的应用逐渐成熟，数据中心不仅可以利用储能实现自身真正的“零碳”，还可以利用“对外输出”，在帮助电网实现稳定运行的同时实现盈利（现阶段有很多政策文件鼓励企业完成需求侧响应，并以较高的用电成本作为奖励）。余热回收数据中心在运行过程中，IT设备会产生大量的余热。利用热泵技术对数据中心余热进行回收再利用，在数据中心有很多应用案例，前景广阔。据粗略统计，我国北方地区数据中心可回收余热总量约为10GW，理论上可支持3亿平方米建筑供暖。目前还有阿里巴巴千岛湖数据中心、腾讯天津数据中心、中国电信重庆云计算基地、万国数据北京三号数据中心、UCloud乌兰察布云计算中心等一批数据中心。数据中心采用余热回收技术，为数据中心内部及周边区域提供热量。根据UCloud提供的数据，UCloud乌兰察布云计算中心项目每年可回收余热78000GJ，每年减少二氧化碳排放量7380吨，相当于种植40万棵树；据统计，腾讯天津数据中心作为其中一项长期余热回收项目，每年还可以减少能源消耗525吨标准煤，相当于减少二氧化碳排放1310吨，相当于种植72,000棵树。从数据中可以看出，利用余热回收技术实现的节能减排量是非常可观的。此外，国际上应用余热回收技术的案例也很多。早在2010年，欧美国家就开始回收数据中心余热用于市政供暖，尤其是气候较寒冷的北欧国家，如瑞典、丹麦、芬兰等国家拥有完整的余热产业链回收利用。他们有专门从事数据中心余热回收的节能服务公司。对于IDC企业来说，销售“余热”已经成为企业的固定收入来源之一。以联合爱迪生为例，该公司1.2兆瓦数据中心产生的余热每年可带来超过35万美元的收入，帮助数据中心分担部分运营成本。但现阶段数据中心余热回收还存在诸多问题亟待解决。例如，传统数据中心产生的余热一般为低品位余热，余热介质为气体，不利于收集；余热回收设备的建设成本相对较高。对于已经是重资产的数据中心，初期投资成本高；尚未形成完善的余热销售体系。不过笔者认为，在新政策的引导下，随着液冷技术等新一代制冷技术在数据中心的大规模应用（液态介质优于气体余热回收），建设成本持续下降优化、余热再利用场景以及余热回收技术的迭代，数据中心余热回收将推动数据中心“余热”向“负碳”转变。水下数据中心如前所述，数据中心的制冷占数据中心能耗的20%以上。如果数据中心能够部署在水下，利用海水的温度带走数据中心产生的热量，数据中心的能耗将大大降低，有利于数据中心降低PUE值。不仅如此，放置在水下的数据中心还可以避免人为造成的数据中心事故（据统计，约70%的数据中心事故是人为因素造成的），大大提高了数据中心的稳定性。从现有案例来看，国内外IDC服务商都在探索将数据中心置于水下的可能性。早在2014年，微软就首次提出了水下数据中心的概念；2015年，微软通过为期105天的实验，证明水下数据中心是可行的；2018年，微软在苏格兰北部的海底部署了一个数据中心；2020年，经过两年的试运营，微软对数据中心进行了打捞评估，得出水下数据中心服务器故障率低于传统数据中心的结论。在国内，汉兰达率先提出了UDC的概念，总结了海底数据中心的三大优势：第一，由于UDC放置在海底，内部充满惰性气体，没有火元素；第二，UDC水下位置隐蔽，外界无法精确定位；第三，通过对UDC的24小时不间断监控，可以有效避免数据中心遭到破坏和渗透的可能性。水下数据中心在节能减排和安全方面有其特殊优势。但水下数据中心受地理因素影响较大（需要建在海边）。笔者认为，基于现有的网络基础设施条件，水下数据中心仅适用于沿海城市的热数据、温度和冷数据的计算。数据存储，以及机器学习、视频渲染等有低延迟需求的用户。水下数据中心还处于“初级阶段”，两大服务商在水下数据中心的探索，也为未来数据中心在碳中和之路上提供了一些借鉴和参考。无论是现有节能减排技术的应用，还是未来可能成为主流的众多新型数据中心运营模式，目前主要面临两大问题。一方面，液冷、水下数据中心运维、储能等技术方面需要不断完善，不断优化解决方案，在数据中心的应用还处于技术发展阶段。另一方面，数据中心作为一个在技术上相对保守的行业，最关心的是数据安全和业务的流畅性。对于技术创新，有很多成功案例的数据中心需要很长的时间来提高用户对新技术的认知度，“认可”了新的运营模式。这种“试错”的过程是无法避免的。“千里之行，始于足下”。在政策的引导下，随着技术的迭代，数据中心行业将能够有序推进碳中和进程。为更好地探索数据中心碳中和进程，推动数据中心零碳建设，12月举行的第十七届中国IDC行业年度盛典（IDCC2022）将特设“数据中心零碳论坛”。专家学者、龙头企业代表、行业精英等，从多角度探讨当前减碳实践与成果，分析实现“零碳”将遇到的挑战，探讨相应解决方案，探索有效路径实现零碳。数据中心的建设为推动数据中心的可持续发展提供了思路。
