作为数字经济的重要底层支撑,随着数字经济成为“数字经济”重点发展方向,数据中心也迎来发展。“十四五”期间,数据中心是碳排放大户。在“3060”双碳战略目标背景下,如何建设低碳、零碳甚至“负碳”的数据中心成为整个IDC行业上下游共同关注的焦点.话题。自2019年初工业和信息化部等三部门联合发布《加快构建绿色数据中心的指导意见》以来,在国家发改委、工信部发布的《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》等多个国家和地方政策文件中均有提及。信息技术和能源局。推进绿色数据中心建设。在IDC上下游企业层面,无论是IDC服务商还是设备厂商都积极响应国家号召,致力于绿色技术的研发和应用,为“碳中和”贡献力量。余热回收的必要性设备散热是数据中心的耗电量之一,也是数据中心PUE的根本来源。降低设备的热功耗一直是众多厂商的研发方向。散热简直就是“天方夜谭”。基于此,如果能将设备产生的热量回收利用,减少生活中取暖的碳排放,也能为实现“双碳”的宏伟目标做出贡献。看到这里你可能会想:如果我的数据中心用的是纯绿色电力,那已经是“零碳”数据中心了。为什么要利用余热回收来变相减少“碳排放”?即使数据中心已经可以使用纯绿色电力供电。笔者认为,利用余热回收来收集热量还是很有必要的。具体好处可以概括为两点。一方面,回收的热能可用于生活热水、采暖等生活取暖,从而减少这些生活取暖的碳排放,为整个社会的碳中和做出贡献,彰显企业社会责任;另一方面,回收的热量可以出售,平分数据中心的运营成本。从目前数据中心规模逐渐扩大、超大型数据中心逐渐增多的趋势来看,甚至可能给数据中心带来利润。综上所述,笔者认为,无论数据中心是否采用纯绿色电力,亦或是已成为“零碳”数据中心,都应在此基础上应用余热回收技术,打造“负碳”数据中心的“零碳”数据中心,帮助其他行业实现“碳中和”。余热利用具有广阔的市场前景。数据中心服务器在运行过程中,会产生大量的废热。余热具有易提取、热源充足的特点。利用热泵技术回收数据中心余热,在数据中心具有广阔的应用前景,尤其是在我国北方地区,可以有效帮助用户降低用热成本。据粗略统计,以现有数据中心规模计算,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3亿平方米建筑采暖。但目前,我国数据中心的余热回收利用并不理想。目前我国约有8万个数据中心,大部分余热直接排放到空气中,是一种巨大的浪费。据统计,只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、万国数据北京第一号乌兰察布云计算中心等少数数据中心。其中,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,每年可减少二氧化碳排放量7380吨,相当于种植40万棵树。据统计,腾讯天津数据中心一期余热回收项目每年还可减少能源消耗525吨标准煤,相当于减少二氧化碳排放1310吨,相当于种植7.2万棵树.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。但现阶段,我国IDC行业的节能重点主要集中在“前端”,如:绿色电力的应用、空调系统的节能减排、空调系统的节能减排等。IT系统等余热回收利用往往被忽视。随着数字经济的发展,数据中心的规模和数量呈现快速增长的趋势。更大规模、更多的数据中心建设将拥有更多的设备并产生更多的余热。如果能够利用这些余热,不仅可以推动数据中心的“碳中和”进程,也可以为其他行业带来好处。“碳中和”做出贡献。从近期出台的众多政策文件中不难看出,国家对数据中心的节能要求必将越来越高。笔者关注的《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》(《规定》)指出“数据中心应充分利用自然冷源,通过自用和外供热加强余热资源利用。”不仅如此,在《规定》的解读中,北京发改委明确指出,“鼓励数据中心充分利用机柜余热等技术。“就数据中心而言,余热回收作为此前不被业界重视的“碳中和”方式,在大政策趋势的引导下将受到更多关注,市场发展前景广阔.余热回收现阶段任重而道远,中国数据中心余热回收应用不广泛的原因可以从两个方面看:概念层面,如上文所述,现阶段国内数据中心行业绝大部分研究方向仍主要集中在提高制冷设备性能和能效、优化冷热源技术方案、利用可再生能源和天然冷源等方面。而在政策层面,我国尚未出台法规和与数据中心余热利用相关的指导方案,数据中心余热利用的质量和规格参差不齐,也增加了难度。一定程度上推广数据中心余热回收。在应用层面,首先,现阶段余热回收利用基础设施建设的一次性投资成本较大,投资回收期长,一般在3-5年以上,安装相应设备需要企业部分停产,延长项目交付周期,影响数据中心交付周期,并可能影响经济效益。其次,余热回收系统的安全运行维护较为复杂。对数据中心安全稳定要求高的行业(如金融行业),增加数据中心余热回收设备不仅不利于该业务的部署,还可能增加故障概率,影响报修故障损失足以抵消长期节能带来的好处。再次,回收余热的理想应用场景主要是生活供暖,而数据中心大多建在远离人口密集城区的地方。余热消纳应用场景不多,长输管线等设备的建设会增加投资成本。这也是现阶段我国数据中心普及余热回收技术的一大原因。同时值得注意的是,现阶段数据中心大多采用风冷降温。与液冷数据中心相比,风冷数据中心余热收集和运输困难,成本高。从技术角度看,风冷系统以空气作为载热介质,存在余热流动慢、不适合长途运输、口感低等缺陷。需要铺设较大的管道??,投资成本高。且回收率低;液冷系统以载热介质为冷却液,流动性强,品味高,运输方便。与风冷系统相比,投资成本更低,利用率更高,更适合余热回收。国际和欧美国家数据中心余热回收的成功经验,或许可以为我国数据中心余热回收提供一些经验。欧美国家在数据中心余热回收方面早有“定型”。早在2010年,欧美一些国家就开始回收数据中心的余热用于市政供暖,尤其是气候较寒冷的北欧国家,如瑞典、丹麦、芬兰等国家。余热回收利用产业链完整,数据专业中心余热回收节能服务公司在取热效果和热能传输方面拥有世界领先的技术,并展现出良好的经济效益。余热销售甚至成为一些IDC运营商的固定收入来源。例如,ConEdison售出的热量为0.07美元/千瓦时,其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。对运营商的经济激励非常高。此外,苹果、IBN、谷歌等欧美巨头运营的数据中心也有余热回收的成功案例,可供我国IDC运营商参考。总的来说,虽然现阶段我国数据中心余热回收利用的相关政策文件较少,但笔者认为,随着数据中心碳中和的推进,政策上会出现相应的倾斜(如增加余热利用技术在中得分权重;将最新的余热利用技术和产品纳入国家绿色数据中心先进适用技术产品目录;对投资建设余热的数据中心给予相应的资金和补贴支持回收设备等)。在技??术层面,随着余热回收技术的不断完善以及系统稳定性和建设成本的不断优化,笔者相信会有越来越多的数据中心运营商关注余热回收技术,而这些运营商的关注度也会也促使余热回收技术厂商进一步提升技术,为数据中心“量身定做”一套专用余热回收系统,形成“良性循环”。最后,用一句话总结余热回收技术在我国数据中心的应用:“路漫漫其修远兮,路将至”。
