一  “雙碳”政策提出背景
　　
　　隨著全球氣候變化對人類社會構成重大威脅,越來越多的國家將“碳中和”上升為國家戰略,提出了無碳未來的愿景。2020年9月22日,我國提出要在2030年之前實現二氧化碳排放達峰,到2060年實現碳中和目標。2020年12月,中央經濟工作會議將“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,通過植樹、節能減排、碳捕集、碳封存等方式抵消人為產生的二氧化碳,實現二氧化碳凈排放為零。
　　
　　“碳達峰”是實現零排目標、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“碳中和”目標并不能一蹴而就,“碳達峰”則是實現“碳中和”這個遠景目標的關鍵性節點(見圖1)。
　　

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

四  我國數據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域,陸續出臺節能型綠色數據中心相關政策,嚴格控制數據中心能耗,推動建立高技術、高能效“碳中和數據中心”。
　　
　　去年12月始,國家發布《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》等政策,提出強化數據中心節能技術適用和能源配套機制,推進建設綠色數據中心,實現數據中心行業碳減排。在全國政策引導下,北上廣深為首的核心一線城市也紛紛推出節能減排政策,對數據中心的PUE能耗水平進行嚴格控制,大力推進綠色數據中心技術發展和建設布局優化。

五  政策指引下數據中心主流建設趨勢
　　
　　數據中心技術趨勢:展望未來3-5年,數據中心技術趨勢主要體現在可再生能源利用、加大現場發電、提升能源效率、發展儲能技術、探索碳捕集與封存技術五大方面。　　
　　

1使用可再生能源和可再生能源額度定

　　
　　在“雙碳”政策下,數據中心行業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)。在可再生能源發電地遠離數據中心的情況下,運營商將可再生能源轉售回電網,并使用可再生能源信用額度抵消其碳排放。這是整個數據中心行業的普遍做法。這種方法的好處在于,即使數據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商來獲得客戶對新項目的投資。

2增加現場發電量

　　
　　數據中心通常以電網作為主要的電力來源。雖然電網供電更為便捷,但數據中心的持續擴展會給現有的電網基礎設施帶來額外壓力,從而導致電網不穩定。在一些地區,數據中心增長和能源需求可能超過電網基礎設施的能力和投資。為了應對這些挑戰,一些數據中心運營商會部署現場發電設備。光伏陣列、天然氣發電機組和燃料電池是現場發電的常見能源。

3提高能源效率

　　
　　數據中心可從IT和非IT基礎設施兩個方面,提高能源效率。從IT基礎設施方面,融合基礎設施(CI)和超融合基礎設施(HCI)有望引領數據中心能效提升。從非IT基礎設施方面,冷卻系統的進步將成為非IT基礎設施能效提升的中心。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施,這種方法將影響數據中心的選址。此外,液體冷卻技術的日益突出將影響數據中心冷卻系統設計。

4大力開展儲能技術研發應用

　　
　　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,用電解水方法生產的氫氣只占總產量的4%,隨著技術不斷成熟,電解水制氫的競爭力將逐漸增強,預計2030年前后氫能發展進入快車道。
　　
　　隨著電池技術的發展,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持續探索碳捕集與封存技術

　　
　　發電企業運用CCS技術改造化石能源發電降低碳排放量。CCS可以捕獲90%的碳排放量,在燃煤電廠加裝CCS將使其變為一種相對低碳的發電技術。ALLAM-FETVEDT循環是一種創新天然氣(或合成氣)發電技術,其為實現低排放低成本CCS燃煤燃氣發電,提供有力路徑。該技術發電可捕集97%的二氧化碳,電力價格比傳統天然氣聯合循環要高出約22%。到2050年,成本溢價預計會低于10%。
　　
　　數據中心布局趨勢:在“雙碳”政策的引領下,未來數據中心形態將向大型數據中心集群發展,同時在建設方面,通過優化選址和充分利用綠色能源來提高能效。所謂優化選址,就是選擇氣候條件適宜、綠電供應充足的地區建設數據中心。將可再生能源供應納入數據中心的選址決策,促進可再生能源就地消納。此外,還可利用山洞自然冷風循環、海水制冷等。而在數據中心的園區建設上，可采用預制化裝配式建筑，在建設上疊加光伏，采用綜合供能、高效制冷、余熱循環利用等措施。

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