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在“碳达峰、碳中和”目标下,三管齐下有效发挥数据中心降耗集聚因子效应

时间:2023-03-15 08:58:17 科技观察

数据中心是数字时代的核心基础设施和国家战略资源经济。《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》指出,要优化数据中心基础设施建设布局,加快实现数据中心集约化、规模化、绿色化发展。《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》明确提出要推动数据中心绿色可持续发展。目前,在我国提出的2030年“碳达峰”、2060年“碳中和”的宏伟目标下,数据中心行业的能耗问题再次引起社会各界的广泛关注。应深刻认识数据中心行业能耗的特殊规律,建立更加科学准确的数据中心行业单位GDP能耗分级测算体系,形成更加灵活合理的跨领域数据。中心能耗统筹体系,探索更加绿色低碳的数据中心集群发展之路。1.追根究底。目前的数据中心能耗测量方式很容易导致“双失真”问题。根据现有行业能耗指标计算方法,数据中心行业一直被定义为高耗能行业,在能耗指标审批方面受到严格限制。甚至有人称其为“无烟钢厂”。然而,数据中心“高耗能”问题很大程度上是基于传统的计算方式,只算数据中心和5G产业本身的小账,忽视了其对数字经济乃至数字化转型的大账和经济社会的发展。对钢铁等传统行业的能源消耗要区别对待。事实上,数字经济的能源消费产出结构具有“双重重叠”的特殊属性,即数据中心每“消耗”一度电,不仅为数据中心贡献一定的数据中心运营产值。数据中心运营企业同时,也为运行在其上的各类云计算、大数据、互联网服务等应用行业贡献了大量的运营产值。据测算,每消耗一吨标准煤,可直接为数据中心贡献产值1.1万元,可贡献数字产业化增加值88.8万元。同时也可以带动各行业的数字化转型,间接产生360.5万元的行业数字化市场(这些厂商与数据中心不直接相关的部分业务已经被除外)。总体来看,占我国全社会用电量约2%的数据中心,支撑着约占全国GDP36.2%的数字经济规模,在数字经济发展中发挥着巨大作用。提高全社会生产效率和全要素生产率。目前数据中心行业能耗指标的计算方法存在两方面的失真。自身行业整体能耗计算水平被人为放大;二是“区域扭曲”,即由于数字经济的跨区域特点,相关应用行业不一定计入数据中心选址,导致数据中心实际选址。被动分摊应用行业所在地能耗指标压力。由此可见,数据中心所谓的“高能耗”问题,很大程度是由于测量方法失真造成的,并不完全符合行业实际情况。应在统计方法层面进行优化改进,更好地引导行业健康有序发展。2、挖潜提质,亟待解决数据中心发展不平衡不充分的结构性问题。我们从数据中心的建设标准、建设模式、建设布局、技术创新和资源调度五个方面探索了数据中心的节能降耗。空间方面,测算结果显示,到2025年,我国数据中心年用电量可由4000亿千瓦时减少至约3000亿千瓦时,节约标准煤约3000万吨。其中,我国数据中心产业东西部发展不平衡和可再生能源利用不足是目前制约数据中心整体能耗水平进一步下降的两个关键因素。一是数据中心东部供给不足与西部供给过剩的结构性矛盾较为突出。目前,东部发达地区尤其是北上广深等一线城市的能耗指标极为有限。由于数据中心单位GDP能耗和产业拉动的经济效益被严重低估,在规划全省用电量指标时,通常向其他GDP产出高的企业倾斜,再加上分解指标从省到市,可预留给数据中心建设的能耗指标非常有限,难以支撑东部地区大型或更大型数据中心的落地。此外,由于各省之间还没有较为成熟的能源消费指标跨区域分配机制,西部能源消费指标丰富的地区和东部能源消费指标严峻的地区无法实现均衡分配。的能源消耗指标。不足并存。据测算,我国数据中心依托西电东送耗电量约21.44亿千瓦时,平均耗电量约6%。例如,如果将东部部分地区的算力需求向西部转移,“东算西算”与“西电东送”相结合,可节电1.3亿千瓦——小时电力和3.9万吨标准煤。可见,当前要加快推进“东数西数”“南数北数”等跨域算力资源协同调度机制,形成“一盘天下”的算力资源跨域综合调度开发利用体系。二是数据中心行业清洁能源的开发利用和节能新技术的应用还有很大的提升空间。一方面,我国数据中心行业迫切需要加强清洁能源替代意识。为了抵消数据中心能耗快速增长对气候环境带来的负面影响,全球数据中心企业开始倡导使用可再生能源为其数据中心供电。据统计,截至2020年10月,Facebook、苹果、谷歌、Rackspace、微软、Equinix等33家全球数据中心企业承诺使用100%可再生能源,并为此制定了中长期目标.例如,Facebook在2019年实现了86%的总发电量由可再生能源发电,并承诺到2020年底使用100%的可再生能源。微软在2019年已经实现了60%的目标,并计划实现70%的可再生能源。能源利用到2023年。但据不完全统计,秦淮数据中心是国内唯一一家明确提出100%可再生能源目标的领先数据中心企业。据称,新一代超大规模数据中心的可再生能源消耗占比达37%,已经高于行业水平。平均的。另一方面,我国尤其是西部地区在清洁能源的开发利用和节能新技术的应用方面还有很大的提升空间。阿里巴巴在杭州建设了一个采用液冷技术的数据中心,将电能利用效率从1.3降低到1.09以下,每年节省7000万度电。据测算,我国西北地区每年弃风弃光约125亿千瓦时。如果按照电厂和电网的布局,就近建设大型或更大的数据中心,每年可节约375万吨标准煤,同时可促进清洁能源的开发利用.,有效减少中西部地区弃风弃光,进一步减少碳排放。3、三管齐下,加快建立覆盖全国的一体化数据中心集群降耗机制。按照《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》的要求,到2025年,要推动形成全国数据中心布局合理、绿色集约的基础设施融合格局。当前,应从三个方面着力建立全国数据中心集聚和降耗机制,为“十四五”乃至更长时期数字经济发展打下坚实基础时期。一是建立更加科学合理的数据中心单位GDP能耗评价体系。充分考虑数字经济时代数据中心产业的传输溢出效应,综合考虑数据中心技术水平、投入产出比、下游数字产业化和产业数字化拉动能力的表现,数据中心单位能耗GDP分为三部分:(1)基本能源消费。即数据中心行业自身单位产值能耗指标;(2)直接工业能源消耗。即在不产生新能源消耗的前提下,在数据中心自身运营的数字技术产品和服务(数字产业化部分)单位产值能耗指标的基础上,叠加数据中心自身的产值,权属关系明确;(3)间接工业能源消耗。也就是说,在不产生新能源消耗的前提下,进一步叠加前两者,利用数字技术产品和服务,为传统产业带来产出增长和效率提升(工业数字化)。单位产值能耗指标。在具体应用中,可考虑建立专项统计制度和省际能耗协调机制,将前两部分指标作为“必答题”,作为区域数据核准的重要依据。中心能耗指标;第三部分指标为“附加问题”,即政策制定和事后评估的参考依据。二是启动“十四五”国家算力资源统筹规划和支撑机制研究。年计划”和更长时期。结合“十四五”新技术发展需要,统筹规划新一代信息网络基础设施,将国土空间划分为算力过剩区域资源、平衡区、透支区、过载区,明确各区域数据中心建设实力,鼓励计算资源过载区向富区转移,尤其是灾备存储和后台分析的算力需求是派驻西部,实现“前店(东)后厂(西)”分工协作,支持和引导地方政府将数据中心建设纳入全区“十四五”基础设施建设规划,提高地方对数据中心建设的正确认识,将数据中心作为数字经济时代的新型基础设施,推动城市及周边数据中心走向在云调度方面,城市地区主要发展5G、自动驾驶、智能工厂等极低时延的数据处理。环城数据中心集群主要承担大规模数据的“云”分析和处理,推动电力、交通、网络等数据中心建设。也对区域经济起到拉动作用。建立省内集约规划与省际互补交易相结合的能耗指标调度管理机制。针对数据中心建设的特殊规定,以省为单位建立省级数据中心能耗指标共享协调机制,优先支持省内大型或超大型数据中心的集约化建设,支持对市县数据中心云资源虚拟化实行自主管理,严禁市县利用本市能耗指标建设小型分散数据中心。探索开展省级数据中心能耗指标交易和拍卖试点,鼓励西部地区过剩能耗指标有价出售,实现数据中心能耗指标东、中、西部地区有机衔接和供给有机衔接和算力需求,有效解决算力资源结构性失衡问题。三是加快数据中心产业绿色低碳有序发展。支持和引导数据中心通过就地建设自然冷源、数据中心余热回收利用、加强清洁能源开发利用、建立数据中心节能硬指标。2025年新建大型、超大型数据中心PUE不超过1.3,倒逼节能技术应用,不断提升数据中心绿色发展水平。鼓励西部有条件的地区综合考虑清洁能源和电网布局,就近选择数据中心,更多开发利用水电、光伏发电、风力发电等清洁能源,增加与数据相适应的可再生能源供给中心产业,减少碳排放,同时有效减少中西部地区弃风弃光。加强对数据中心立项、审查、验收等环节的监管,将数据中心可再生能源使用与“双控”目标挂钩,在节能审查中加大对可再生能源使用情况的调查力度。完善数据中心能耗监测机制和技术体系,严格控制新建数据中心能耗。鼓励数据中心企业、科研院所、行业组织等加强技术协同创新与合作,构建产学研用、上下游协同的绿色数据中心技术创新体系,扩大可再生能源范围开展能源市场化交易试点,支持更多数据中心企业采购绿色能源供电,推动形成绿色产业集群,引导数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路,实现可持续、可持续发展。数据中心健康发展。