“碳中和”风起,数据中心行业如何实现“碳中和”?

服务器 数据中心
数据中心作为新基建的底层设施,是高耗能产业,数据中心的碳减排具有重要的意义,政府需要从开展碳排查、推进碳交易、推动绿色能源使用等方面入手。

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 前言

大气中二氧化碳浓度上升导致的全球变暖给生态环境带来了不可逆的破坏。为此全球进行多次气候谈判,最终在《巴黎协定》的指导下,各国在21世纪末将温度上升控制在1.5摄氏度以内的问题上达成一致。在此背景下,碳中和目标应运而生,我国也提出碳达峰、碳中和的战略要求。而数据中心作为高耗能行业,推进数据中心行业的脱碳转型对我国实现碳达峰、碳中和目标具有重要作用。

一、 碳中和&碳达峰的概念及政策部署

1.1 概念

碳中和:又称二氧化碳净零排放,是指一个组织一年内所有二氧化碳排放量,通过二氧化碳去除技术应用,达到平衡时的状态。碳中和意味着社会经济活动的二氧化碳排放和二氧化碳吸收总和为零(包含非二氧化碳的温室气体)。

碳达峰:碳排放达峰并不单指在某一年达到最大排放量,而是一个过程,即碳排放首先进入平台期并可能在一定范围内波动,然后进入平稳下降阶段。

1.2 政策部署

我国在国家层面和省市层面均提出要加快制定碳达峰行动方案,推进产业结构升级和低碳化发展。

国家层面加快制定碳达峰行动方案,优化产业与能源结构

2020年9月,在第75届联合国大会上,我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达峰,努力争取2060年实现碳中和。2020年12月,中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年的重点任务之一。2021年3月,政府工作报告中指出将制定2030年前碳排放达峰行动方案,推进优化产业结构和能源结构,大力发展新能源。十四五期间将成为碳中和目标实现的关键时期。

表1.2-1我国碳中和&碳达峰政策

资料来源:国家政府官网,华信咨询整理

省市层面开展低碳省市试点,推进重点行业率先实现碳达峰

目前,中国已开展了三批共计87个低碳省市试点,共有82个试点省市研究提出达峰目标,其中提出在2020年和2025年前达峰的地区分别有18个和42个。2020年3月,各地相继召开两会,已有近20个省(自治区、直辖市)将开展碳达峰行动作为未来五年的重点工作之一,制定了明确的工作计划。例如北京将加强细颗粒物、臭氧、温室气体的协同控制,突出碳排放强度和总量“双控”,明确碳中和时间表、路线图;天津将推动钢铁等重点行业率先达峰和煤炭消费尽早达峰。

表1.2-2提出碳中和、碳达峰目标的省市

资料来源:政府官网,公开资料,华信整理

二、 碳中和&碳达峰对数据中心行业的影响

碳达峰、碳中和目标下,绿色数据中心建设成为大势所趋,热门省市以及重点区域将更严格控制数据中心的能耗。对于数据中心产业链来讲,会推动客户、服务商对绿色数据中心的需求与供给,推进可再生能源代替传统能源使用。而高能源消耗企业等“搅局者”加速涌入IDC行业,改变IDC市场竞争格局。

2.1 绿色节能型数据中心建设成为大势所

随着数字化进程加速,数据中心能耗需求持续高速增长,碳中和目标下,绿色节能型数据中心建设成为重要趋势。

国家发布《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》等政策,提出强化数据中心能源配套机制,推进建设绿色数据中心,实现数据中心行业碳减排。北上广深为首的核心一线城市纷纷推出节能减排政策,对IDC的PUE能耗水平进行严格控制,在能耗总量限制基础上大力推进绿色数据中心建设,同时对核心土地指标进行管制。

表2.1-1数据中心绿色节能相关政策

资料来源:政府官网,华信整理

2.2 数据中心行业用能发生改变

碳中和目标下,数据中心能源使用由传统能源向可再生能源转变。

《欧洲气候中立数据中心公约》指出到2025年12月31日,数据中心使用电力可再生能源将达到75%,到2030年12月31日达到100%的使用可再生能源,并达到无碳绿色数据中心水平。使用绿色清洁能源成为数据中心节能减排的重要途径。根据Masanet数据,全球数据中心电力使用从2010年以传统电力为主,转变为到2018年以使用风能为主,数据中心用能情况发生了转变,绿色能源成为主力。此外,数据中心服务商也将通过购买碳减排量或绿电(含绿证)等方式实现碳排放抵消,推动数据中心用能转变。

图2.2-1数据中心用能变化情况

数据来源:Masanet et al.2020

2.3 高能源消耗企业涌入布局

IDC市场竞争格局发生变化,钢铁、制造业等高能源消耗领域的企业涌入数据中心市场,开展IDC业务。

钢铁行业的能源消耗远超数据中心,占全国碳排放总量15%左右,近年来面临产能过剩情况,随着碳中和规划推进,这类企业将面临更大压力。由于这些企业在土地资源、能耗指标、资金投入等方面存在优势,且国内数据中心市场成长更具有确定性,因此会有更多能源高消耗企业选择跨界转型IDC业务。比较典型的钢铁企业转型是宝钢,在2001年,宝钢自动化部出身的宝信软件便已转型成功,其旗下的宝之云IDC已成为国内领先的数据中心典范。在宝钢转型成功后,杭钢,沙钢等钢企也陆续转型IDC。

三、 数据中心行业如何实现“碳中和”?

数据中心行业实现碳中和,需要从政府侧和IDC服务商侧推进。

3.1 政府侧

数据中心作为新基建的底层设施,是高耗能产业,数据中心的碳减排具有重要的意义,政府需要从开展碳排查、推进碳交易、推动绿色能源使用等方面入手。

(1)开展碳盘查、挖掘减碳空间

政府需要开展碳盘查,核算碳排放量,发掘减碳空间,摸清家底,厘清目标,为后续采取减碳措施以及碳抵消提供依据。此外,建立相应的碳排放核算及碳中和计算标准,为碳盘查打下基础。

(2)推进碳交易,完善法律保障

中国目前在试点阶段共有八个交易所参与碳交易,覆盖了20多个行业,但试点阶段八个交易所交易量均较小、市场活跃度较低,政府需要完善相关法规,鼓励市场主体积极参与碳交易,推进碳中和目标的实现。

(3)推动绿色能源应用、实现节能增效

政府需推动数据中心运营商使用风电、水电、光伏发电、可再生能源发电等绿色能源,使其成为数据中心传统能源的互补或者替代。鼓励运营商利用技术措施、管理措施等减少碳排放,将碳排放降低到当下经济和技术可行范围内的最低值。

3.2 IDC服务商侧

(一)IDC碳减排路径

IDC的碳减排路径需要体现在规划、选址、建设、运营、管理等全生命周期过程中,主要措施包含推进节能设计,使用绿色能源,抵消碳排放等。

(1)推进节能设计,使用绿色能源

数据中心行业作为高能耗的行业,数据中心服务商需要积极践行碳中和要求,这不仅体现在建筑设计、余热回收、制冷设备等传统节能技术设计上,更要将绿色能源作为数据中心传统能源的替代,大规模采用核能、太阳能、风能等资源降低能耗,推动数据中心用能绿色清洁化,实现零碳绿色数据中心目标。

(2)购买碳减排量或绿电(含绿证),抵消碳排放

随着国家“碳中和”路径的实施,可再生能源绿色电力证书采购和中国核证自愿减排量(CCER)的相关政策会持续更新,市场机制逐步完善,购买碳减排量或绿电(含绿证)将成为数据中心实现可再生能源比例目标和“碳中和”目标重要路径之一。

(二)典型企业的碳中和规划

面对碳中和这一国家长期目标,已有IDC企业行动起来,最典型的是腾讯和合盈数据。

腾讯:利用自然资源、先进节能技术、预热回收等推进碳减排。

1)利用自然资源为服务器散热降温。腾讯贵安七星数据中心,选址在年平均气温不到20度的贵安新区,由于充分利用外部自然冷源,数据中心的压缩机基本不需要启用,完全借助自然散热。

2)采用节能基础设施及技术。腾讯云清远数据中心通过采用间接蒸发冷却、HVDC+市电直供、冷热通道隔离、优化气流组织、太阳能供电等节能技术和系统方案,实现在华南地区数据中心PUE低于1.25。

3)余热回收,提高能源利用率。腾讯天津数据中心,根据余热回收原理,正在研究节能应用的方案。按照这套方案,能减排二氧化碳量达5.24万吨,碳排放当量约为种植286.4万棵大树。

合盈数据:通过建设过程节能、余热回收、自然冷源和制冷技术、AI智能控制、采用绿色能源等打造零碳产业园。

1)建造过程的节能。针对建筑碳源,对园区从规划设计开始进行节能设计,将供暖、照明等生活能耗降到最低。

2)余热回收。数据中心投入运营后,计划对园区内30%余热进行回收,以满足园区的供暖和热水需求。

3)自然冷源和制冷技术。针对地区气候特点,采用自然冷源及高效制冷设备(例如AHU空调)相结合的方案降低PUE。

4)AI智能控制调优。与合作伙伴一起共同开发AI智能控制系统,对数据中心的各项系统进行实时控制,以调节其PUE值子系统达到最佳运营状态。

5)采用绿色能源。合盈数据计划在张家口实施1.25GW风力发电场以及1.25GW太阳能发电场,通过电网配送到园区实现百分之百绿电消纳。

 

责任编辑:姜华 来源: 今日头条
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