目前，我国已从国家战略层面提出了“碳中和”的目标，实施路径也逐渐清晰。对于以电力消耗为主的数据中心，受限于我国目前的一次能源结构和国内电力市场的交易机制，未来在“碳中和”方面将面临巨大挑战。本文结合数据中心的能耗特点，从我国电力市场交易机制、绿色环保等方面探讨了国内数据中心如何在能源侧实现“碳中和”的目标，以及“可再生能源”的占比。购电机制、碳排放权交易机制。可能的路径。同时，本文中的相关资料基本上都可以通过网络找到。本文的特点是系统整理了数据中心相关的内容，供业界参考。笔者认为，未来的“碳排放指数”极有可能与现在的“能耗指数”类似，并且极有可能采用类似“环评”的一票否决机制，成为数据中心行业未来竞争的核心资源。同时，本文仅代表作者个人观点。01、我国“碳中和”目标我国近日公布了国家“碳中和”目标：“力争2030年前二氧化碳排放达峰，力争2060年前实现碳中和”。[1]《到2030年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右，森林蓄积量增加60亿立方米》米，风电和太阳能发电总量将比2005年增加，装机容量将达到12亿千瓦以上。[1]鉴于国家的“碳中和”目标，数据中心的碳中和路径何在？我们先来了解一下二氧化碳排放相关的定义和国际协议。02.什么是“碳”？《巴黎协议》是什么？温室气体核证减排量(CER)与中国核证减排量(CCER)有何区别？首先：我们经常听到“碳减排”、“碳交易”、“碳足迹”、“低碳”甚至“零碳”。其实，这里的“碳”并不是指物理上的二氧化碳，而是二氧化碳当量。(CO2e)，指各种温室气体的排放量。二氧化碳当量是联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的评估报告。为了统一衡量总体温室效应的结果，规定二氧化碳当量作为衡量温室效应的基本单位。将其他温室气体换算成二氧化碳当量的值称为全球变暖潜能值（GWP），即在100年的时间范围内，各种温室气体的温室效应对应于具有相同效应的二氧化碳的质量，二氧化碳的GWP值为1。温室气体的种类很多，但需要控制的主要有几种。1997年制定的《京都议定书》规定需要控制的温室气体有六种：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氢氟烃（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫(SF6)。我国现行国家标准《工业企业温室气体排放核算和报告通则 GB/T 32150-2015》规定需要控制的温室气体有7种，其中三氟化氮（NF3）比京都议定书多，其他相同。其次：《巴黎协议》是2015年12月12日联合国195个成员国在2015年联合国气候峰会上通过的气候协议；代替《京都议定书》，有望共同遏制全球变暖趋势[2]，形成2020年后全球气候治理格局。其最重要的目标是将全球平均气温升幅控制在2℃以内高于工业化前水平，力争将升温幅度控制在工业化前水平以上1.5℃以内[3]。关于全球变暖效应的控制，最重要的文件其实不是《巴黎协定》、《京都议定书》或联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的评估报告。相反，正如我们前面提到的，联合国大会在1992年5月通过了《联合国气候变化框架公约（UNFCCC）》。目前全球所有关于“碳”的协议都可以追溯到这个公约及其相关文件。最新的《巴黎协定》是继《巴黎协定》之后第二个具有法律约束力的气候协议。而《京都议定书》是《联合国气候变化框架公约》（联合国气候变化框架公约）的补充条款。它是1997年12月在日本京都府京都市国立京都国际会馆召开的联合国气候变化框架公约第三次参加国会议上制定的[4]。其目标是“将大气中的温室气体水平稳定在适当的水平，以确保生态系统的顺利适应、安全的粮食生产和可持续的经济发展”。[5]政府间气候变化专门委员会（IPCC）是隶属于联合国的政府间组织。它由世界气象组织和联合国环境规划署于1988年成立，旨在研究人类活动引起的气候变化。该协会的成员仅限于世界气象组织和联合国环境规划署的成员国[6]。IPCC本身不进行研究，也不监测气候或其相关现象。其主要工作是发布与《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）实施相关的专题报告[7]。政府间气候变化专门委员会编写报告主要基于成员相互审查彼此的报告和已发表的科学文献[8]。IPCC分别于1990年、1995年、2001年、2007年和2013年发布了五份正式的“气候变化评估报告”，为UNFCCC提供支持。最后：温室气体核证减排量（CERs）由《京都议定书》规定的“清洁发展机制（CDM）”定义。CDM是《京都议定书》中唯一包括发展中国家在内的灵活机制。允许签署《京都议定书》的发达国家帮助发展中国家开发有利于减少排放或吸收大气中温室气体的项目，并通过购买这些项目活动获得“减排证书”（CERs），作为履行京都议定书的承诺。联合国气候变化框架公约[9]的一部分。我国碳交易市场的逐步建立也源于此。碳交易市场可以简单分为配额交易市场和自愿交易市场。配额交易市场为有温室气体排放上限的国家或企业提供了一个碳交易平台，以满足其减排需求。CDM交易机制理论上属于配额交易市场；自愿交易市场从其他目标（如企业社会责任、品牌建设、社会效益等）出发，自愿碳交易实现其目标[10]。我国的中国核证自愿减排量（CCER）是经我国主管部门核准并备案后产生的自愿减排量。重点排放企业可以使用一定比例的CCER完成国家要求的碳减排量支付和达标，是对我国配额碳交易市场的补充。03.数据中心能源侧碳排放及区域电网排放因子。数据中心能源侧的碳排放核算主要来自IT设备和基础设施的能耗。紧急情况应急使用，直接燃烧产生的排放量很小，本文不予考虑。同时，本文只讨论常规数据中心。使用分布式能源系统的数据中心和自备电厂需要分别分析，不在本文讨论范围之内。正常情况下，数据中心的供电来自市政电网。数据中心碳排放量的计算，由于现行标准《温室气体排放核算与报告要求 GB/T 32151》不包括数据中心行业，我们参考《温室气体排放核算与报告要求 第1部分：发电企业 GB/T 32151.1-2015》中5.2.4“外购电力排放量”的计算方法进行计算。同时，这也是中国企业在企业社会责任报告（ESG）中核算碳排放量的一种较为常规、通用的方法。计算公式如下：E电=AD电×EF电其中：E电：外购电量对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；AD电力：核算及报告期EF电力：区域电网年平均供电排放因子，单位为每兆瓦时二氧化碳吨数（tCO2/MWh）。电源排放因子采用国家主管部门公布的相应区域电网排放因子计算。目前，我国生态环境部官网公布的最新区域电网排放因子为《2017年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》。根据该文件，电网排放因子包括电力边际排放因子（OM）和容量边际排放因子（BM）。其中，OM可以认为是电厂有余量的排放（即当项目用电需求增加时，最后开始供电，当用电需求减少时，先停电）.BM是指未来可能建设的电厂群的边际排放因子。根据目前碳排放量计算的做法，一般选择OM和BM的加权平均CM来计算项目的碳排放量。即下表数据：表12017年中国区域电网基线排放因子[11]对应区域电网所辖省市如下表：表2区域电网覆盖省份表[11]根据表1和表2，确定数据中心所在区域的电网排放因子后，可以根据用电数据计算出数据中心用电的二氧化碳排放量。04、我国数据中心“碳中和”的可能路径目前，国外不少科技公司制定了“可再生能源”目标乃至“碳中和”的目标和实施路径，并每年公布实施进度。对我们来说，如何实现中国数据中心的“碳中和”？我们考虑两条路径：（1）直接用电，零碳排放；（2）通过碳交易市场或绿电交易市场进行抵消，从而实现零碳排放，这是国外科技公司最常用的根据数据中心的能耗特点，我们来看看零碳排放的电源。目前，能够实现零碳排放的电源主要包括非化石能源发电，即水电、太阳能光伏发电、风力发电、潮汐发电、生物质发电和核能发电。其中，生物质发电零碳排放是从碳排放全循环的角度衡量的，属于零碳排放。我们以大型秸秆发电厂为例。焚烧秸秆发电产生的碳排放，将在明年的农业生产中重新吸收。除核电外，其他均属于我国法律规定的可再生能源。首先，我们从技术可行性的角度来看这些零碳电力与数据中心的关系。这些零碳排放的电源，除了核电和水力发电，基本上都存在供电波动大的问题。这与数据中心能源稳定性和运行安全性的基本要求背道而驰。这种直接供电方式从技术角度来说无法满足数据中心的能源需求。需要辅之以其他稳定的发电设备，比如大量的柴油发电机组或者市电网的稳定供电，这些都不能保证。全面实现直接用电零碳排放。此外，由于单个数据中心建筑的功率密度高，需要大量的存储设备来存储所需的功率，这在现有的技术和经济条件下是无法实现的。其次，如果由核电站和大型水电站直接供电，则有可能实现数据中心的零碳排放。但这与国内电力市场规则相冲突。国内购电一般通过电网公司进行。从电网公司调度的角度来看，不能保证数据中心的电力直接来自零碳排放的电厂。同时，单体电厂的供电与国内数据中心的可靠性要求存在偏差。第三，如果采用“穿墙卖电”，即数据中心建在核电站或水力发电设施附近（这里不考虑数据中心选址的安全要求），电力由发电厂直接供电。目前，我国这种电力交易模式还不成熟，试点数量较少，总体上不能满足数据中心行业发展的零碳排放要求。最后，能否通过采购可再生能源绿色电力证书（以下简称绿证）或采购中国核证减排量（CCERs），间接实现数据中心的“碳中和”承诺？笔者认为，这是目前最有可能的路径之一。再来看看中国绿电证书交易的总体情况：表3中国可再生能源绿电证书交易统计表注：以上数据来源于国家发改委官网2020年统计2018年12月数据，笔者整理表3数据。2018年以来，我国主管部门累计发放绿证275.4亿千瓦时，发电企业挂牌绿证108.4亿千瓦时，交易绿证40家万千瓦时。截至2020年12月，绿证年均交易价格风电0.1605元/千瓦时，光伏0.6552元/千瓦时（这里需要说明的是，绿证价格不包含收取的电费由电网公司承担，对企业来说是额外成本）。为什么在挂牌数量相同的情况下，光伏发电成交量远低于风电，而价格却远高于风电绿证？这与我国的绿证交易规则有关。我国国家发改委发布的文件对可再生能源绿色电力证书的签发和自愿认购交易制度作出了规定：（一）试行陆上风电、光伏发电企业生产的可再生能源发电量（不含分布式光伏发电，下同）。颁发绿色电力证书[12]。（二）绿色证书认购价格按照不高于证书对应电价的可再生能源电价附加补贴额度确定，认购价格由购电双方协商确定。卖方或通过投标[12]。(3)风电、光伏发电企业出售可再生能源绿色电力证书后，相应电力将不再享受国家可再生能源电价附加资金补贴[12]。由此可见，可以选择绿证销售和国家补贴，因此发电企业的绿证价格不会因市场供求关系而发生较大变化。所以我们会看到光伏绿证的价格一直居高不下。目前，虽然绿证交易价格较高，但批量采购的成本压力较大。但随着可再生能源发电成本的降低，目前我国正在积极推进可再生能源发电平价上网，即推动建设不需要国家规定的风电、光伏发电平价上网试点项目。实施燃煤标杆上网电价补贴。未来几年，绿证的价格有望降至合理水平。数据中心有机会通过购买一定比例的绿色证书来实现一定比例的可再生能源承诺。然而，目前绿色证书与“碳中和”之间并没有很强的相关性。绿色电力证书由国家发改委认证，与可再生能源电力配额考核挂钩。绿色证书的碳排放认可需要政策的持续跟踪。直接采购“CCER”能否实现“碳中和”的目标？主管部委《全国碳排放权交易管理办法》规定：“重点排放单位使用国家核证自愿减排量（CCER）或生态环境部公布的其他减排指标，可抵消不超过核实排放量的5%。”通过这种机制无法实现“碳中和”的目标。通过以上分析可以看出，对于国内数据中心行业来说，短期内实现“碳中和”的目标还不成熟。但随着国家“碳中和”目标的实施，未来绿色证书和“CCER”相关政策应不断更新，市场机制将逐步完善。最有可能的路径之一。05.结语目前，对于数据中心行业，国内电力交易市场机制还不完善，相关政策有待进一步完善。然而，市场机制仍然是数据中心实现可再生能源比例和“碳中和”目标最有可能的路径之一。企业致力于“可再生能源”和“碳中和”的目标和路径，需要进一步跟踪国家相关政策，时刻关注。如果资金允许，在能源供应端提前布局可再生能源产业，或许在未来的市场竞争中具有一定的优势。对于数据中心行业本身而言，未来的“碳排放指数”很可能类似于现在的“能耗指数”，很可能会采用类似于“环评”的一票否决机制，这将成为未来数据中心产业竞争的核心资源。以上仅代表个人观点，供业内参考，欢迎讨论。参考文献[1]北京．中国国际开发合作署。《继往开来，开启全球应对气候变化新征程——习近平主席在气候雄心峰会上的讲话》。2020.[2]维基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/巴黎协定。[3]巴黎协定。第2条第(a)款。[4]维基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/京都议定书。[5]《京都议定书》第二段：目标。[6]维基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/IPCC.[7]IPCC工作的管理原则。警监会。2006.[8]关于IPCC–IPCC的职责和成员资格。警监会。2007.[9]维基百科.https://zh.wikipedia.org/wiki/清洁发展机制。[10]北京．生态环境部。中国碳交易市场现状及未来发展趋势。2016.[11]北京.生态环境部。2017年减排项目中国区域电网基准线排放因子。2018.[12]北京.国家发展和改革委员会。关于试行可再生能源绿色电力证书颁发和自愿认购交易制度的通知。2017.作者李勇（1978-），男，汉族，上海人，腾讯科技（深圳）有限公司专家工程师，高级工程师，注册暖通工程师，硕士生导师，同济大学供热、燃气、通风专业空调工程，博士，主要从事数据中心规划设计、风险评估、成本分析等工作。
