一  “雙碳”政策提出背景
　　
　　隨著全球氣候變化對人類社會構(gòu)成重大威脅,越來越多的國家將“碳中和”上升為國家戰(zhàn)略,提出了無碳未來的愿景。2020年9月22日,我國提出要在2030年之前實現(xiàn)二氧化碳排放達峰,到2060年實現(xiàn)碳中和目標。2020年12月,中央經(jīng)濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021年的重點任務(wù)之一。這也是碳達峰、碳中和被首次寫入政府工作報告。由此,“碳達峰”“碳中和”走入公眾視野,進一步成為熱詞。
　　
　

二  什么是“碳達峰”和“碳中和”
　　
　　所謂“碳達峰”,是指二氧化碳年總量的排放在某一個時期達到歷史最高值,達到峰值之后逐步降低。而“碳中和”則是指在一定時期內(nèi),通過植樹、節(jié)能減排、碳捕集、碳封存等方式抵消人為產(chǎn)生的二氧化碳,實現(xiàn)二氧化碳凈排放為零。
　　
　　“碳達峰”是實現(xiàn)零排目標、綠色增長的第一步,而“碳中和”則是第二步,即為最終目標。實現(xiàn)“碳中和”目標并不能一蹴而就,“碳達峰”則是實現(xiàn)“碳中和”這個遠景目標的關(guān)鍵性節(jié)點(見圖1)。
　　

三  為什么數(shù)據(jù)中心要強調(diào)綠色低碳
　　
　　“碳達峰”、“碳中和”政策目標在以往減排政策基礎(chǔ)上大幅加碼,全社會碳減排任務(wù)艱巨。當(dāng)前我國二氧化碳排放量約為100億噸,在現(xiàn)有減排強度下,2030和2060年碳排量預(yù)計為134.4億噸和186億噸。這意味著,為實現(xiàn)碳達峰,需在2030年前減排當(dāng)前碳排總量的25%。
　　
　　國際化標準組織ISO發(fā)布的ISO14064標準將溫室氣體的排放被劃分為三個范圍:一是自身產(chǎn)生的碳排放,二是通過消耗電力能源產(chǎn)生的碳排放,三是產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的碳排放。根據(jù)此標準,數(shù)據(jù)中心90%以上的碳排放屬于范圍二,是公認的高耗能行業(yè),也是為數(shù)不多能源消耗占社會總用電量比例持續(xù)增長的行業(yè)。
　　
　　過去十年間,我國數(shù)據(jù)中心整體用電量以每年超過10%的速度遞增。中國電子技術(shù)標準化研究院發(fā)布的《綠色數(shù)據(jù)中心白皮書2019》指出,中國的數(shù)據(jù)中心能耗總量明顯高于世界的平均水平;據(jù)信通院發(fā)布的《中國數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀白皮書》顯示,目前我國中小型數(shù)據(jù)中心數(shù)量已超40萬,年耗電達1000億度,平均每個數(shù)據(jù)中心1年耗電就25萬度。另據(jù)國網(wǎng)能源研究院預(yù)測,到2030年數(shù)據(jù)中心用電量將突破4000億千瓦時,占全社會用電量的比重將升至3.7%。
　　
　　另一方面,數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗空間大。據(jù)測算,若從數(shù)據(jù)中心的建設(shè)標準、建設(shè)模式、建設(shè)布局、技術(shù)創(chuàng)新和資源調(diào)度等多個可行方面切入,到2025年,我國數(shù)據(jù)中心年用電量可由4000億度降低到3000億度左右,節(jié)省約3000萬噸標準煤。
　　
　　《中國數(shù)字基建的脫碳之路:數(shù)據(jù)中心與5G減碳潛力與挑戰(zhàn)(2020-2035)》報告指出,在中國2030年全面實現(xiàn)碳達峰之后,以數(shù)據(jù)中心為代表的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的碳排放仍將繼續(xù)增長,儼然已成為能源消耗與碳排放的新增長點。
　　
　　因此,數(shù)據(jù)中心綠色化轉(zhuǎn)型迫在眉睫,對于我國在2060年前實現(xiàn)碳中和的目標意義重大。　　

四  我國數(shù)據(jù)中心最新綠色低碳政策
　
　　各級政府,尤其是熱門省市及重點區(qū)域,陸續(xù)出臺節(jié)能型綠色數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策,嚴格控制數(shù)據(jù)中心能耗,推動建立高技術(shù)、高能效“碳中和數(shù)據(jù)中心”。
　　
　　去年12月始,國家發(fā)布《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》等政策,提出強化數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)適用和能源配套機制,推進建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心行業(yè)碳減排。在全國政策引導(dǎo)下,北上廣深為首的核心一線城市也紛紛推出節(jié)能減排政策,對數(shù)據(jù)中心的PUE能耗水平進行嚴格控制,大力推進綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)發(fā)展和建設(shè)布局優(yōu)化。

五  政策指引下數(shù)據(jù)中心主流建設(shè)趨勢
　　
　　數(shù)據(jù)中心技術(shù)趨勢:展望未來3-5年,數(shù)據(jù)中心技術(shù)趨勢主要體現(xiàn)在可再生能源利用、加大現(xiàn)場發(fā)電、提升能源效率、發(fā)展儲能技術(shù)、探索碳捕集與封存技術(shù)五大方面。　　
　　

1使用可再生能源和可再生能源額度定

　　
　　在“雙碳”政策下,數(shù)據(jù)中心行業(yè)中最流行的兩種零碳排放途徑是直接使用可再生能源和使用可再生能源額度(RECs)。在可再生能源發(fā)電地遠離數(shù)據(jù)中心的情況下,運營商將可再生能源轉(zhuǎn)售回電網(wǎng),并使用可再生能源信用額度抵消其碳排放。這是整個數(shù)據(jù)中心行業(yè)的普遍做法。這種方法的好處在于,即使數(shù)據(jù)中心不一定使用可再生能源,但依然可使用可再生能源供應(yīng)商來獲得客戶對新項目的投資。

2增加現(xiàn)場發(fā)電量

　　
　　數(shù)據(jù)中心通常以電網(wǎng)作為主要的電力來源。雖然電網(wǎng)供電更為便捷,但數(shù)據(jù)中心的持續(xù)擴展會給現(xiàn)有的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施帶來額外壓力,從而導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定。在一些地區(qū),數(shù)據(jù)中心增長和能源需求可能超過電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的能力和投資。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn),一些數(shù)據(jù)中心運營商會部署現(xiàn)場發(fā)電設(shè)備。光伏陣列、天然氣發(fā)電機組和燃料電池是現(xiàn)場發(fā)電的常見能源。

3提高能源效率

　　
　　數(shù)據(jù)中心可從IT和非IT基礎(chǔ)設(shè)施兩個方面,提高能源效率。從IT基礎(chǔ)設(shè)施方面,融合基礎(chǔ)設(shè)施(CI)和超融合基礎(chǔ)設(shè)施(HCI)有望引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心能效提升。從非IT基礎(chǔ)設(shè)施方面,冷卻系統(tǒng)的進步將成為非IT基礎(chǔ)設(shè)施能效提升的中心。自然冷卻,即利用周圍涼爽的空氣或來自附近的冷凍水源冷卻設(shè)施,這種方法將影響數(shù)據(jù)中心的選址。此外,液體冷卻技術(shù)的日益突出將影響數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)設(shè)計。

4大力開展儲能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用

　　
　　電解水制氫成本不斷下降,競爭力逐漸增強。氫能雖然不是一次能源,但其碳排放較低,是未來潛力巨大的“能源載體”。目前,我國電解水法制氫成本仍較高,用電解水方法生產(chǎn)的氫氣只占總產(chǎn)量的4%,隨著技術(shù)不斷成熟,電解水制氫的競爭力將逐漸增強,預(yù)計2030年前后氫能發(fā)展進入快車道。
　　
　　隨著電池技術(shù)的發(fā)展,電池儲能有望在未來滿足長時間儲能的需求。電動汽車市場的急速擴張加速了中國電池儲能成本的下降,這也使得電池儲能有望在約2025年后快速發(fā)展,并到2040年左右將超過抽水蓄能成為最常用的儲能方式。

5持續(xù)探索碳捕集與封存技術(shù)

　　
　　發(fā)電企業(yè)運用CCS技術(shù)改造化石能源發(fā)電降低碳排放量。CCS可以捕獲90%的碳排放量,在燃煤電廠加裝CCS將使其變?yōu)橐环N相對低碳的發(fā)電技術(shù)。ALLAM-FETVEDT循環(huán)是一種創(chuàng)新天然氣(或合成氣)發(fā)電技術(shù),其為實現(xiàn)低排放低成本CCS燃煤燃氣發(fā)電,提供有力路徑。該技術(shù)發(fā)電可捕集97%的二氧化碳,電力價格比傳統(tǒng)天然氣聯(lián)合循環(huán)要高出約22%。到2050年,成本溢價預(yù)計會低于10%。
　　
　　數(shù)據(jù)中心布局趨勢:在“雙碳”政策的引領(lǐng)下,未來數(shù)據(jù)中心形態(tài)將向大型數(shù)據(jù)中心集群發(fā)展,同時在建設(shè)方面,通過優(yōu)化選址和充分利用綠色能源來提高能效。所謂優(yōu)化選址,就是選擇氣候條件適宜、綠電供應(yīng)充足的地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心。將可再生能源供應(yīng)納入數(shù)據(jù)中心的選址決策,促進可再生能源就地消納。此外,還可利用山洞自然冷風(fēng)循環(huán)、海水制冷等。而在數(shù)據(jù)中心的園區(qū)建設(shè)上，可采用預(yù)制化裝配式建筑，在建設(shè)上疊加光伏，采用綜合供能、高效制冷、余熱循環(huán)利用等措施。

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