“碳達峰、碳中和(hé / huò)”目标下應三管齊下 有效發揮數據中心集群化階乘化降耗效應

發布日期:2022-01-24 浏覽量:2964次
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數據中心是(shì)數字經濟時(shí)代的(de)核心基礎設施和(hé / huò)國(guó)家戰略資源。《關于(yú)加快構建全國(guó)一(yī / yì /yí)體化大(dà)數據中心協同創新體系的(de)指導意見》中指出(chū),優化數據中心基礎設施建設布局,加快實現數據中心集約化、規模化、綠色化發展。《全國(guó)一(yī / yì /yí)體化大(dà)數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》明确提出(chū),推動數據中心綠色可持續發展。當前,在(zài)我國(guó)提出(chū)2030年“碳達峰”和(hé / huò)2060年“碳中和(hé / huò)”的(de)宏偉目标下,數據中心行業能耗問題再次受到(dào)社會各界廣泛關注。應當深刻認識數據中心行業耗能的(de)特殊規律,建立更加科學精準的(de)數據中心行業單位GDP能耗分層測算體系,形成更加彈性合理的(de)跨域數據中心耗能統籌體系,探索更加綠色低碳的(de)數據中心集群化發展道(dào)路。


一(yī / yì /yí)、正本清源,當前數據中心能耗測算方法易導緻“雙重失真”問題


       按照現有行業能耗指标測算方法,數據中心産業一(yī / yì /yí)直被界定爲(wéi / wèi)高能耗産業,并受到(dào)能耗指标審批等方面嚴格限制,甚至有人(rén)稱其爲(wéi / wèi)“不(bù)冒煙的(de)鋼廠”。然而(ér),數據中心的(de)“高能耗”問題,很大(dà)程度上(shàng)是(shì)沿用傳統測算方法,隻算了(le/liǎo)數據中心和(hé / huò)5G産業自身的(de)小賬,忽略了(le/liǎo)其對數字經濟乃至經濟社會數字化轉型發展的(de)大(dà)賬,與鋼鐵等傳統産業耗能問題應區别看待。實際上(shàng),數字經濟的(de)耗能産出(chū)結構具有“二重疊加”的(de)特殊屬性,即每“耗費”在(zài)數據中心上(shàng)的(de)一(yī / yì /yí)度電,其不(bù)僅僅是(shì)爲(wéi / wèi)數據中心運營企業貢獻了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)定數據中心運營産值,同時(shí)也(yě)爲(wéi / wèi)運行在(zài)其上(shàng)的(de)各種雲計算、大(dà)數據、互聯網服務等應用類産業貢獻了(le/liǎo)大(dà)量運營産值。據測算,每消耗1噸标準煤,能夠爲(wéi / wèi)數據中心直接貢獻産值1.1萬元,并可貢獻88.8萬元的(de)數字産業化增加值,同時(shí)還可帶動各行業數字化轉型,間接産生360.5萬元的(de)産業數字化市場(已剔除這(zhè)些廠商業務中與數據中心不(bù)直接相關的(de)部分)。總的(de)看,占我國(guó)全社會用電量約2%的(de)數據中心,支撐了(le/liǎo)占全國(guó)GDP約36.2%的(de)數字經濟規模,對提升全社會生産效率和(hé / huò)全要(yào / yāo)素生産率作用巨大(dà)。


        當前通行的(de)數據中心行業能耗指标測算方法存在(zài)兩方面失真問題:一(yī / yì /yí)是(shì)“行業失真”,即在(zài)測算單位能耗産出(chū)時(shí)不(bù)計入數據中心運行的(de)各類應用類産業産值,導緻數據中心自身産業的(de)整體耗能測算水平被人(rén)爲(wéi / wèi)嚴重放大(dà);二是(shì)“區域失真”,即由于(yú)數字經濟的(de)跨地(dì / de)域特性,相關應用類産業并不(bù)一(yī / yì /yí)定被統計入數據中心所在(zài)屬地(dì / de),導緻數據中心所在(zài)地(dì / de)實際上(shàng)在(zài)被動分攤應用類産業所在(zài)地(dì / de)的(de)耗能指标壓力。可見,所謂數據中心“高耗能”問題很大(dà)程度上(shàng)是(shì)測算方法失真所緻,并不(bù)完全符合行業實際,應在(zài)統計方法層面優化改進,更好引導産業健康有序發展。


二、挖潛提質,數據中心自身發展不(bù)平衡不(bù)充分的(de)結構性問題亟待解決


       我們從數據中心的(de)建設标準、建設模式、建設布局、技術創新和(hé / huò)資源調度等五個(gè)方面探索了(le/liǎo)數據中心節能降耗空間,測算結果顯示:到(dào)2025年,我國(guó)數據中心年用電量可由4000億度降低到(dào)3000億度左右,節省約3000萬噸标準煤。其中,我國(guó)數據中心産業東西發展不(bù)平衡和(hé / huò)可再生能源利用不(bù)充分的(de)問題是(shì)當前制約數據中心整體耗能水平的(de)進一(yī / yì /yí)步下降的(de)兩個(gè)關鍵性因素。


       一(yī / yì /yí)是(shì)數據中心東部供給不(bù)足和(hé / huò)西部供給過剩的(de)結構性矛盾較爲(wéi / wèi)突出(chū)。當前,東部發達地(dì / de)區特别是(shì)北上(shàng)廣深等一(yī / yì /yí)線城市能耗指标極爲(wéi / wèi)受限,由于(yú)數據中心在(zài)單位GDP能耗及其産業帶動的(de)經濟效益被嚴重低估,省内進行用電指标規劃時(shí),通常向其他(tā)高GDP産出(chū)的(de)企業傾斜,加上(shàng)從省到(dào)市層層指标分解,可預留給數據中心建設的(de)能耗指标十分有限,難以(yǐ)支撐大(dà)型以(yǐ)上(shàng)數據中心在(zài)東部地(dì / de)區落地(dì / de)。此外,受限于(yú)目前省際之(zhī)間沒有建立較爲(wéi / wèi)成熟的(de)能耗指标跨域調配機制,西部能耗指标充裕地(dì / de)區和(hé / huò)東部能耗指标嚴重緊張地(dì / de)區無法實現能耗指标的(de)均衡配置,過剩問題和(hé / huò)嚴重不(bù)足現象并存。據測算,我國(guó)數據中心依托西電東輸的(de)用電量約爲(wéi / wèi)21.44億度,平均用電損耗約6%。如将部分東部地(dì / de)區算力需求轉移到(dào)西部,“東數西算”聯合“西電東輸”,可節省1.3億度電、3.9萬噸标準煤。可見,當前應加快推動“東數西算”“南數北算”等國(guó)土空間跨域算力資源統籌調度機制,形成“全國(guó)一(yī / yì /yí)盤棋”的(de)一(yī / yì /yí)體化算力資源跨域調度和(hé / huò)開發利用體系。


       二是(shì)數據中心行業對清潔能源的(de)開發利用和(hé / huò)節能新技術的(de)應用程度還有較大(dà)提升空間。一(yī / yì /yí)方面,我國(guó)數據中心産業在(zài)清潔能源替代認識上(shàng)亟待加強。爲(wéi / wèi)抵消數據中心能源消耗快速增長對氣候環境的(de)不(bù)良影響,全球數據中心企業紛紛開始倡導使用可再生能源爲(wéi / wèi)數據中心供電。據統計,截至2020年10月,已有Facebook、蘋果、谷歌、Rackspace、微軟、Equinix等33家全球化數據中心企業先後承諾将100%使用可再生能源,并爲(wéi / wèi)此設置了(le/liǎo)中期與遠期目标。如Facebook在(zài)2019年已實現可再生能源總電力占比達到(dào)86%,并承諾2020年底起100%使用可再生能源。微軟2019年已實現60%的(de)目标,并計劃于(yú)2023年實現70%的(de)可再生能源利用率。然而(ér),據不(bù)完全統計,目前國(guó)内明确提出(chū)100%可再生能源目标的(de)頭部數據中心企業僅秦淮數據一(yī / yì /yí)家,其宣稱新一(yī / yì /yí)代超大(dà)規模數據中心可再生能源使用量占比37%,已高于(yú)行業平均水平。另一(yī / yì /yí)方面,目前我國(guó)特别是(shì)西部地(dì / de)區對清潔能源的(de)開發利用和(hé / huò)節能新技術應用還有很大(dà)的(de)提升空間。阿裏巴巴在(zài)杭州建設采用液冷技術的(de)數據中心,将電能利用效率由1.3降低到(dào)1.09以(yǐ)内,每年節省7000萬度電。據測算,我國(guó)西北部地(dì / de)區每年棄風棄光電量約125億度,如果在(zài)這(zhè)些地(dì / de)方依托電廠和(hé / huò)電網布局就(jiù)近建設大(dà)型以(yǐ)上(shàng)數據中心,每年可節省375萬噸标準煤,同時(shí)可以(yǐ)促進清潔能源開發利用,有效降低中西部地(dì / de)區棄風和(hé / huò)棄光電量,進一(yī / yì /yí)步減少碳排放。


三、三管齊下,加快建立全國(guó)一(yī / yì /yí)體化的(de)數據中心集群降耗機制


       按照《關于(yú)加快構建全國(guó)一(yī / yì /yí)體化大(dà)數據中心協同創新體系的(de)指導意見》要(yào / yāo)求,到(dào)2025年,要(yào / yāo)推動全國(guó)範圍内數據中心形成布局合理、綠色集約的(de)基礎設施一(yī / yì /yí)體化格局。當前,應當從三方面着力建立全國(guó)數據中心集群化、階乘化降耗機制,爲(wéi / wèi)“十四五”乃至更長時(shí)期内數字經濟發展奠定堅實基礎。


       一(yī / yì /yí)是(shì)建立更加科學合理的(de)數據中心單位GDP能耗評價體系。充分考慮數字經濟時(shí)代數據中心産業的(de)傳導溢出(chū)效應,綜合考慮數據中心技術水平、投入産出(chū)比、下遊數字産業化和(hé / huò)産業數字化拉動能力等表現,将數據中心單位GDP能耗劃分爲(wéi / wèi)三部分:(1)基礎能耗。即數據中心産業自身單位産值的(de)能耗指标;(2)直接産業能耗。即在(zài)未産生新能耗的(de)前提下,數據中心自身産值疊加基于(yú)其運行的(de)數字技術産品和(hé / huò)服務(數字産業化部分)單位産值的(de)能耗指标,并明确屬地(dì / de)歸屬關系;(3)間接産業能耗。即同樣在(zài)未産生新能耗的(de)前提下,前兩者進一(yī / yì /yí)步疊加利用數字技術産品和(hé / huò)服務後,爲(wéi / wèi)傳統産業帶來(lái)的(de)産出(chū)增長和(hé / huò)效率提升(産業數字化部分)單位産值的(de)能耗指标。在(zài)具體應用中,可考慮建立專門統計體系和(hé / huò)跨省間能耗情況統籌機制,将前兩部分指标作爲(wéi / wèi)“必答題”,即區域數據中心能耗指标審批的(de)關鍵依據;第三部分指标作爲(wéi / wèi)“附加題”,即政策制定和(hé / huò)後評估的(de)參考依據。


       二是(shì)啓動面向“十四五”及更長一(yī / yì /yí)段時(shí)期的(de)國(guó)土算力資源統籌和(hé / huò)配套機制研究。結合“十四五”新技術發展需求,統籌謀劃新一(yī / yì /yí)代信息網絡基礎設施,将國(guó)土空間劃分爲(wéi / wèi)算力資源富餘區、平衡區、透支區、超載區,明确各區域數據中心建設強度,鼓勵算力資源超載區向富裕區轉移,特别是(shì)災備存儲類、後台分析類的(de)算力需求調度到(dào)西部,實現“前店(東部)後廠(西部)”分工協作。支持引導地(dì / de)方政府将數據中心建設納入本地(dì / de)區“十四五”基礎設施規劃,提高地(dì / de)方對數據中心建設的(de)正确認識,将數據中心作爲(wéi / wèi)數字經濟時(shí)代的(de)新型基礎設施,推進城區和(hé / huò)周邊數據中心上(shàng)雲調度,城市城區範圍主要(yào / yāo)發展5G、自動駕駛、智慧工廠等極低時(shí)延的(de)數據處理,城市周邊數據中心集群主要(yào / yāo)負責大(dà)規模數據的(de)“雲端”分析處理,推動數據中心像電力、交通、網絡等一(yī / yì /yí)樣發揮對區域經濟的(de)拉動效應。建立省内集約統籌和(hé / huò)省際互補交易相結合的(de)能耗指标調度管理機制,針對數據中心建設特殊規律,以(yǐ)省爲(wéi / wèi)單位建立全省數據中心能耗指标共享統籌機制,優先支持省級大(dà)型或超大(dà)型數據中心集約建設,支持各市縣數據中心雲資源虛拟化主權管理,嚴禁各市縣利用自有能耗指标新建小散數據中心。探索開展省級數據中心能耗指标交易和(hé / huò)拍賣試點,鼓勵西部地(dì / de)區将富餘的(de)能耗指标标價出(chū)售,實現數據中心能耗指标跨東中西區域調劑和(hé / huò)算力供需有機對接,有效解決算力資源結構性失衡問題。


       三是(shì)加快推動數據中心産業綠色低碳有序發展。支持引導數據中心通過在(zài)自有場所建設自然冷源、數據中心餘熱回收利用、強化清潔能源的(de)開發利用等多種方式,建立健全新技術設計和(hé / huò)應用标準規範,建立數據中心節能的(de)硬指标,明确到(dào)2025年,新建大(dà)型、超大(dà)型數據中心PUE不(bù)超過1.3,倒逼節能技術應用,不(bù)斷提升數據中心綠色發展水平。鼓勵西部有條件的(de)地(dì / de)區綜合考慮清潔能源和(hé / huò)電網布局選址就(jiù)近建設數據中心,更多開發和(hé / huò)利用水電、光伏發電和(hé / huò)風能發電等清潔能源,增加與數據中心行業相适應的(de)可再生能源供給,減少碳排放,同時(shí)有效降低中西部地(dì / de)區棄風和(hé / huò)棄光電量。加大(dà)數據中心立項、審查、驗收等環節的(de)監管力度,将數據中心可再生能源使用和(hé / huò)“雙控”目标挂鈎,在(zài)數據中心節能審查環節增加對可再生能源使用情況的(de)考察,健全能耗監測機制和(hé / huò)技術體系,嚴控新建數據中心能耗。鼓勵數據中心企業、科研院所、行業組織等加強技術協同創新與合作,構建産學研用、上(shàng)下遊協同的(de)綠色數據中心技術創新體系,擴大(dà)可再生能源市場化交易試點範圍,支持更多數據中心企業購買綠色能源進行供電,推動形成綠色産業集群發展,引導數據中心走高效、清潔、集約、循環的(de)綠色發展道(dào)路,實現數據中心持續健康發展。


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