一、引言

在數(shù)字產(chǎn)業(yè)迅猛擴(kuò)張的背景下，作為信息交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心，其能源消耗和環(huán)境排放的挑戰(zhàn)逐漸成為焦點(diǎn)。在應(yīng)對全球氣候變遷與實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的雙重挑戰(zhàn)中，推進(jìn)數(shù)據(jù)中心的綠色、低碳轉(zhuǎn)型，既符合業(yè)界發(fā)展的必然趨勢，也彰顯出承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的堅(jiān)定決心。優(yōu)化數(shù)據(jù)中心能源使用效率，合理調(diào)配資源，并增加對清潔能源的使用，將有助于數(shù)據(jù)中心的環(huán)保轉(zhuǎn)型進(jìn)程，此舉不但能減少能源總消耗，同時(shí)也能顯著降低碳的排放量，從而加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)向綠色發(fā)展的轉(zhuǎn)型步伐。數(shù)據(jù)中心尋求綠色轉(zhuǎn)型不僅觸及技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)效益，更關(guān)乎對未來成長路徑的深入反思。

二、數(shù)據(jù)中心當(dāng)前的能耗與碳排放狀況

（一）數(shù)據(jù)中心能耗的全國占比與增長趨勢

信息技術(shù)領(lǐng)域的核心建筑一一數(shù)據(jù)中心，其能源消耗狀況引起眾人的留意。依據(jù)《中國數(shù)字化綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型發(fā)展進(jìn)程報(bào)告（2023）》，2022年我國數(shù)據(jù)中心總共耗電766億千瓦時(shí)，占全國總用電量的 0 . 9 % 。盡管數(shù)據(jù)中心在能耗上的增長速度相較于高能耗行業(yè)如鋼鐵、煤炭來說較慢，但依舊保持著持續(xù)上升的態(tài)勢。面對社會(huì)對數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存需求的不斷攀升，預(yù)計(jì)在未來五年的“十四五”規(guī)劃期內(nèi)，數(shù)據(jù)中心的能源消耗將持續(xù)攀升。這對綠色低碳的轉(zhuǎn)型提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

（二）與其他行業(yè)的能耗和碳排放對比

盡管數(shù)據(jù)中心的能源消耗總量不及一些傳統(tǒng)的高耗能領(lǐng)域，但每處理一單位數(shù)據(jù)所消耗的能源卻相對較多。

數(shù)據(jù)中心在環(huán)境影響力上的大部分貢獻(xiàn)，源自其龐大的能源消耗。這與耗電量巨大的電力和建筑業(yè)有著類似之處。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，節(jié)能減排的空間巨大。通過部署尖端冷卻系統(tǒng)、精煉數(shù)據(jù)管控、提升服務(wù)器使用效率等策略，能有效減少每單位數(shù)據(jù)的能源消耗和環(huán)境污染。

（三）區(qū)域間能耗的不均衡分布

在我國，數(shù)據(jù)中心的能源消耗呈現(xiàn)出明顯的地域不均衡，其中，以京津冀、長三角和大灣區(qū)為代表的東部地區(qū)數(shù)據(jù)中心能源消耗水平明顯高于中西部地區(qū)。東部地區(qū)集中大量的數(shù)據(jù)中心，這些中心的設(shè)備更新?lián)Q代迅速，它們承擔(dān)大量的數(shù)據(jù)處理工作。盡管中西部地帶的數(shù)據(jù)中心不斷增多，但其在總能耗中所占的比例依舊偏低1。這種區(qū)域差異進(jìn)一步放大能源消耗的差距，同時(shí)也對能源利用效率的全面提升造成影響。遵循“東數(shù)西算”的宏觀戰(zhàn)略布局，將數(shù)據(jù)中心的相關(guān)業(yè)務(wù)及其相應(yīng)的能源消耗轉(zhuǎn)移到資源較為充沛的中西部地區(qū)，成為實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源消耗均衡、重塑國家能源架構(gòu)的關(guān)鍵舉措。

三、面臨的主要問題與挑戰(zhàn)

（一）地方政府與企業(yè)對數(shù)據(jù)中心能效重要性的認(rèn)識(shí)不足

在數(shù)據(jù)中心向綠色環(huán)保轉(zhuǎn)型這條道路上，一個(gè)突出的難題在于，無論是地方政府還是企業(yè)，都普遍缺乏對數(shù)據(jù)中心能效重要性的深刻理解。諸多地方政府依然把數(shù)據(jù)中心看作傳統(tǒng)的耗能巨頭，未能充分理解其在數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的關(guān)鍵角色，因此，其在制定政策時(shí)常常推出限制性規(guī)定，比如設(shè)定嚴(yán)苛的能耗和電力消耗上限。這種限制手段遏制了數(shù)據(jù)中心的規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)迭代，對其運(yùn)用尖端技術(shù)提高能源效率形成阻礙。眾多公司在搭建自家數(shù)據(jù)中心的過程中，往往因忽略能源效率管理而使用效能較低的設(shè)施與方法，導(dǎo)致能源利用效率不理想，從而在無形中提高了運(yùn)作開銷。

（二）現(xiàn)有能效提升措施的局限性

盡管數(shù)據(jù)中心通過升級冷卻技術(shù)、調(diào)整服務(wù)器設(shè)置等手段，實(shí)現(xiàn)了能效優(yōu)化的突破，但成效并未達(dá)到預(yù)期。當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心在提高能源效率的過程中面臨的主要難題，在于缺少一套統(tǒng)一的、行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的高能源效率評估標(biāo)準(zhǔn)，以及配套的激勵(lì)措施。大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心在追求基礎(chǔ)設(shè)施能效最大化時(shí)，鮮少關(guān)注IT設(shè)備如服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備等自身的能效提升問題。盡管數(shù)據(jù)中心硬件的節(jié)能表現(xiàn)有所增進(jìn)，但整體IT領(lǐng)域的能源效率仍未實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

（三）可再生能源應(yīng)用的低水平和相關(guān)政策障礙

數(shù)據(jù)中心在應(yīng)用綠色能源的過程中遭遇諸多嚴(yán)峻考驗(yàn)。時(shí)下，有若干走在前列的數(shù)據(jù)處理中樞企業(yè)嘗試采用太陽能、風(fēng)能等綠色能源，然而這股潮流尚未形成氣候，原因在于這些綠色能源的布局與數(shù)據(jù)中心的布局不太協(xié)調(diào)，以及支持性政策還不夠完善[2。在我國，IT基礎(chǔ)設(shè)施大多分布在東部和南部，但風(fēng)能和太陽能等綠色能源項(xiàng)目卻主要建立在西部和北部。這樣的地理布局使得能源在流轉(zhuǎn)過程中損耗嚴(yán)重，并提高了整體的能源使用成本。盡管我國大力推動(dòng)綠色電力走向市場化，但各地政策支持力度不一，市場進(jìn)入門檻偏高，加之綠色電力價(jià)格體系尚未形成完整閉環(huán)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心使用綠色電力的熱情不足，從而限制了綠色能源在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的普及應(yīng)用。

四、提升數(shù)據(jù)中心能效的關(guān)鍵措施

（一）優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的PUE指標(biāo)

在數(shù)據(jù)中心的能效管理中，PUE（功率使用效率）是衡量數(shù)據(jù)中心能效的重要指標(biāo)，其計(jì)算公式為：PUE ? 總設(shè)施能耗/IT設(shè)備能耗。在理想狀況下，PUE數(shù)值越貼近1，代表數(shù)據(jù)中心的能源效率越優(yōu)異。目前，各行業(yè)平均的能量利用效率（PUE）大約為1.5至1.8。這說明在計(jì)算過程中，大量的能源被用于非計(jì)算相關(guān)的環(huán)節(jié)，如冷卻設(shè)備和照明系統(tǒng)等。為減少數(shù)據(jù)中心的能效比例（PUE），可以運(yùn)用更先進(jìn)的冷卻技術(shù)、優(yōu)化電力設(shè)施的布局，以及使用效能更高的電力轉(zhuǎn)換裝置。

（二）提升IT設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能效標(biāo)準(zhǔn)

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，信息科技裝備如服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)硬件的能源效率，對總體能源消耗起著決定性作用。提升設(shè)備能源效率的標(biāo)尺，是削減數(shù)據(jù)中心能源消耗的樞紐。以能效比率（EER）或每瓦性能（PerformanceperWatt）為標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備的性能進(jìn)行衡量，從而激勵(lì)生產(chǎn)商提升其產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn)。推廣應(yīng)用最新一代高效能處理器和內(nèi)存技術(shù)，在保持能耗不變的前提下，這些技術(shù)能帶來更快的處理速度和更大的存儲(chǔ)空間。政府機(jī)構(gòu)和相關(guān)業(yè)界團(tuán)體應(yīng)當(dāng)出臺(tái)嚴(yán)格的能源效率規(guī)范，并監(jiān)管與促進(jìn)其在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的普遍施行[3]。

（三）建立完善的能效監(jiān)管和評估機(jī)制

為了提高數(shù)據(jù)中心的能源效率，必須構(gòu)建一個(gè)全面細(xì)致的能源效率監(jiān)管與評價(jià)體系。涵蓋定期的能源效率審核、即時(shí)能源消耗監(jiān)控機(jī)制，以及旨在促進(jìn)能源效率提升的獎(jiǎng)勵(lì)措施。借助尖端的數(shù)據(jù)解析和AI技術(shù)，數(shù)據(jù)中心得以實(shí)時(shí)跟蹤能源消耗狀況，并依數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣?dòng)優(yōu)化能源策略，如實(shí)時(shí)調(diào)整服務(wù)器工作量分配、提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率等。打造與能效掛鉤的獎(jiǎng)勵(lì)與懲處體系，如實(shí)行能效補(bǔ)貼、開展碳信用交易等手段，以激勵(lì)數(shù)據(jù)中心的管理者主動(dòng)采取行動(dòng)提升能源效率。

五、加速可再生能源在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)中心與可再生能源產(chǎn)地的協(xié)同布局

推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的布局與可再生能源產(chǎn)地相協(xié)調(diào)，是實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的有效途徑?？紤]到地理和氣候的適宜性，數(shù)據(jù)處理中心應(yīng)當(dāng)首選那些風(fēng)力和太陽能供給充足的地區(qū)。我國境內(nèi)的西北與西南部分區(qū)域，諸如青海與新疆等地區(qū)，其自然資源恰好適宜大規(guī)模安裝太陽能與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。此舉不僅能夠減少能源在輸送過程中的損耗，還能提升能源利用的效率。政府出臺(tái)種種措施，如減免稅收、提供土地使用權(quán)等，以此激勵(lì)數(shù)據(jù)中心公司和當(dāng)?shù)乜稍偕茉错?xiàng)目達(dá)成合作。

（二）支持?jǐn)?shù)據(jù)中心建設(shè)分布式能源發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)施

數(shù)據(jù)中心應(yīng)當(dāng)自主投人資源，建立本地的分散式能源發(fā)電與儲(chǔ)存系統(tǒng)，以此降低對電網(wǎng)的依賴，增強(qiáng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。借助太陽能光伏板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等設(shè)備，數(shù)據(jù)中心不僅能自行滿足部分乃至全部的電力需求，還能利用儲(chǔ)能系統(tǒng)管理能源的分配，保障在能源消耗高峰期實(shí)現(xiàn)供電的穩(wěn)定性4。利用這種自我補(bǔ)給的能源方式，不僅可在電價(jià)高昂時(shí)將電力賣給電網(wǎng)，從而獲取最大的經(jīng)濟(jì)收益，還可實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化。

（三）提升數(shù)據(jù)中心可再生能源的利用率

數(shù)據(jù)中心提高對可再生能源的運(yùn)用效率，亟須政策的力量和技術(shù)革新的共同助力。借助尖端能源管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心得以優(yōu)化整合綠色與常規(guī)能源，提高能源使用效率。在政策制定方面，除直接的財(cái)政資助和稅收優(yōu)惠政策外，還應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一個(gè)更具彈性的綠色電力交易與認(rèn)證機(jī)制，以便數(shù)據(jù)中心能在更廣闊的市場范圍內(nèi)進(jìn)行綠色電力的購買與銷售。促進(jìn)綠色證書和碳信用交易市場的成長，讓數(shù)據(jù)中心能夠借助市場手段降低其碳排放，同時(shí)鼓勵(lì)更廣大的可再生能源項(xiàng)目的開展與應(yīng)用。

由表1的數(shù)據(jù)可知，在政策扶持力度加大與市場運(yùn)營機(jī)制日趨成熟的背景下，數(shù)據(jù)中心的綠色能源使用比例顯著增加。這不僅凸顯政策和市場在促進(jìn)新能源利用方面的顯著作用，同時(shí)也揭示了數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域在推進(jìn)綠色環(huán)保變革上的亮眼成績。

六、綠色數(shù)據(jù)中心的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響與前景展望

（一）促進(jìn)能源使用的高效化

綠色數(shù)據(jù)中心通過提升能源效率，能夠顯著降低對電與冷卻設(shè)施的依賴。推動(dòng)能源管理的高效率，涉及的關(guān)鍵技術(shù)要素包括頂尖能源管理系統(tǒng)（EMS）、先進(jìn)散熱方案和最大化能源的循環(huán)使用策略。以PUE值為基準(zhǔn)，評估數(shù)據(jù)中心的能源效率表現(xiàn)PUE的優(yōu)化計(jì)算公式為：PUE=總設(shè)施能耗/IT設(shè)備能耗。綠色數(shù)據(jù)中心致力于通過技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備提升，使PUE值接近1，這代表其能源效率逼近極限。

（二）碳排放顯著減少

隨著綠色能源的普及和能源效率技術(shù)的進(jìn)步，致力于環(huán)保的數(shù)據(jù)中心將顯著減少碳足跡。數(shù)據(jù)中心的能源結(jié)構(gòu)由原本依賴化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂们鍧嵞茉矗@樣一來，將直接減少對化石燃料的依賴，進(jìn)而間接減少環(huán)境中的碳排放量。假設(shè)數(shù)據(jù)中心所依賴的電源從完全依賴煤炭發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾颗c風(fēng)能各占一半的混合供電模式，其碳排放減少量可以通過以下公式計(jì)算： 。其中 和 分別代表煤電和風(fēng)電的碳排放因子，E代表電力消耗量。這種轉(zhuǎn)換能夠有效推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

（三）對未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)的支持作用

作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)基石的綠色數(shù)據(jù)中心，其持續(xù)運(yùn)作能力關(guān)乎數(shù)字經(jīng)濟(jì)的良性成長。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的地位和作用越來越重要。綠色數(shù)據(jù)中心的運(yùn)作，不僅能為業(yè)界提供關(guān)鍵的技術(shù)援助，更將憑借其節(jié)能減排和高效運(yùn)作的特點(diǎn)，有力地推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的潮流。

七、結(jié)束語

在我國致力于實(shí)現(xiàn)碳排放平衡的進(jìn)程中，數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型已刻不容緩。通過優(yōu)化資源配置、提高能源使用效率，以及深化對清潔能源的利用，數(shù)據(jù)處理中心能顯著減少自身的碳排放。這不僅會(huì)助力社會(huì)走向生態(tài)文明，也能促進(jìn)綠色低碳發(fā)展成為全社會(huì)的一致追求。達(dá)成此愿景，需仰賴政府、產(chǎn)業(yè)界以及社會(huì)大眾的攜手合作，通過制定恰當(dāng)?shù)恼?、完善技術(shù)規(guī)范，以及提高公眾的認(rèn)識(shí)，共同塑造一個(gè)可持續(xù)且數(shù)字化的未來。

作者單位：孫翠鋒阮前范麗麗 中國移動(dòng)通信集團(tuán)信息技術(shù)中心

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