當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心在設(shè)計、建設(shè)、運營中的關(guān)注焦點都有什么？節(jié)能減碳必然名列前茅，并且在“雙碳”目標逐步臨近，數(shù)據(jù)中心碳排放總量繼續(xù)增多的情況下，其緊迫度提升，力度不斷增強。此背景下，零碳數(shù)據(jù)中心被廣泛提及，如何實現(xiàn)也成為探索的重點。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心零碳實現(xiàn)方案復(fù)制難度大

從實際來看，部分數(shù)據(jù)中心企業(yè)已提出了結(jié)合自身特點的零碳路徑，一些數(shù)據(jù)中心項目也開啟了有效實踐。

如世紀互聯(lián)，其在充分評估氣候相關(guān)風(fēng)險和機遇的基礎(chǔ)上，制定了與自身戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)特點高度適配的“4C”碳中和路徑，即從碳避免、碳減排、碳補償、碳賦能四個維度出發(fā)，充分利用可再生能源轉(zhuǎn)型、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用、碳匯、碳交易、產(chǎn)業(yè)鏈上下游賦能等途徑，實現(xiàn)碳中和目標。

秦淮數(shù)據(jù)構(gòu)建了數(shù)據(jù)中心從綠色選址、綠色建設(shè)到綠色運營全生命周期的“零碳”解決方案。2021年，秦淮數(shù)據(jù)升級碳中和目標，宣布向“2040年全球自有算力園區(qū)100%使用清潔能源”的目標邁進，標志著其位于馬來西亞、印度、泰國等新興市場的多個超大規(guī)模算力基礎(chǔ)設(shè)施園區(qū)正式進入“零碳”進程。

三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心則主要通過兩方面實現(xiàn)綠色零碳，其供電全部來自三峽電站存量水電能源供應(yīng)，通過使用清潔能源，不造成間接碳排放；同時，充分利用自然冷源，該數(shù)據(jù)中心位于長江畔，能夠充分利用常年維持在12℃左右的江水，大幅降低能耗。

這些均表明，對于零碳，數(shù)據(jù)中心的探索已經(jīng)進入實質(zhì)性發(fā)展階段，先行先試的數(shù)據(jù)中心也為實現(xiàn)零碳提供了借鑒與參考的對象。不過也應(yīng)注意到，以上零碳路徑，全部是充分結(jié)合了企業(yè)自身實踐后提出的，具備獨特性與條件性，尤其三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心，其得天獨厚的水電資源條件極難復(fù)制。想要實現(xiàn)零碳，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心要做的是了解并逐步應(yīng)用門檻相對較低、適用性更強的技術(shù)與方案。

零碳數(shù)據(jù)中心廣泛實現(xiàn)的必要支撐是什么？

談及可契合絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)零碳的方法與方式，零碳數(shù)據(jù)中心的定義便顯得至關(guān)重要，通過明確數(shù)據(jù)中心在零碳上的界定，可以了解達成零碳的條件，再結(jié)合具備普遍推廣性的實踐探索，便能較好地明晰當(dāng)前較為有效的零碳實現(xiàn)方案。

根據(jù)中國通信工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)中心委員會組織牽頭、多家企事業(yè)單位共同起草的《零碳數(shù)據(jù)中心建設(shè)標準》，零碳數(shù)據(jù)中心是指對其在生命周期內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過節(jié)能減排、清潔能源取代化石燃料、植樹造林、二氧化碳捕集利用與封存、碳交易等方式進行正負抵消，實現(xiàn)總碳排放為零的數(shù)據(jù)中心。

對以碳交易方式進行碳排放抵消的，其比例宜限定在一個范圍，并給出持續(xù)改進的、以技術(shù)手段實現(xiàn)零碳的優(yōu)化計劃。

《零碳數(shù)據(jù)中心建設(shè)標準》定義了零碳數(shù)據(jù)中心，并明確了全生命周期碳排放計算方法

從中可以看出，零碳是指總碳排為零，且降碳的對象涉及數(shù)據(jù)中心各個階段。而實現(xiàn)零碳，則需要有兩個必要支撐，一是減碳，包括運用技術(shù)手段降低用能、提高能效、提高綠色能源使用等，涉及數(shù)據(jù)中心各個環(huán)節(jié)；二是碳抵消，通過購買綠電、綠證等來進行碳排放的消納。這兩個條件相輔相成，缺一不可，并且，碳抵消應(yīng)在一定范圍內(nèi)，零碳的實現(xiàn)需要以減碳為主。

操作性更強的減碳與碳抵消有效途徑有哪些？

減碳與碳抵消，是實現(xiàn)零碳的兩個必要條件，這也就為零碳的落地提供了相對清晰的路徑。結(jié)合實際，數(shù)據(jù)中心在這兩方面已多有突破，其中不少方法已經(jīng)相對成熟，均具備較強的推廣性與實用性，伴隨相關(guān)解決方案應(yīng)用程度的加深，節(jié)能降碳效果也將更加明顯，能夠有效推動數(shù)據(jù)中心達成零碳排放的目標。

具體來看，減碳方面：

1）綠色能源+儲能

數(shù)據(jù)中心高碳排放來源于高耗電，統(tǒng)計顯示，2021年我國數(shù)據(jù)中心用電2166億度，占全國總電耗的2.6%，碳排放量達1.22億噸，并且伴隨數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，這一數(shù)值還將持續(xù)上升。這一情況下，即便PUE再低，節(jié)能技術(shù)再進行突破，碳排放總量也會極為巨大，因此，數(shù)據(jù)中心減碳必須以提升綠色能源使用比例為基礎(chǔ)。

騰訊云儀征數(shù)據(jù)中心（圖片來源儀征市人民政府網(wǎng)）

這也是近年來數(shù)據(jù)中心進行重點探索和實踐的領(lǐng)域，已經(jīng)取得了一系列的成果。以分布式光伏為例，其技術(shù)成熟，且能夠充分利用數(shù)據(jù)中心建筑表面，成為數(shù)據(jù)中心利用綠色能源的重要手段。今年2月，騰訊云的儀征數(shù)據(jù)中心分布式光伏項目正式并網(wǎng)發(fā)電，每年發(fā)電量超過1200萬千瓦時，可減少1萬噸二氧化碳排放量；今年9月，中國電信安徽智算中心一期分布式光伏發(fā)電項目并網(wǎng)運行，一個月時間已發(fā)電3.36萬千瓦時，減少二氧化碳排放量約17.4噸。

同時，風(fēng)能、太陽能、水能等綠色能源受天氣、地域限制，供電并不穩(wěn)定，想要完全滿足數(shù)據(jù)中心的要求，必須與完善的儲能系統(tǒng)進行結(jié)合。目前，相關(guān)的研發(fā)正逐步增多，其中既有對儲能重要組成部分鋰電池的研究與應(yīng)用，也有源網(wǎng)荷儲這種將電源、電網(wǎng)、負荷與儲能結(jié)合起來的解決方案的實踐，均加快了數(shù)據(jù)中心在儲能方面的進步與發(fā)展。

此外，對于能效高且更加穩(wěn)定的氫能，數(shù)據(jù)中心也在逐步展開研發(fā)與嘗試，如常溫常壓液體有機儲氫技術(shù)（LOHC）的發(fā)展讓氫能的存儲得到有效解決，不過目前相關(guān)技術(shù)依舊處于早期的探索階段，距離大規(guī)模的應(yīng)用還有一段距離。

2）液冷與風(fēng)冷融合、創(chuàng)新

數(shù)據(jù)中心中IT設(shè)備之外，制冷能耗高，是節(jié)能減碳的重點對象。目前，已有多項先進技術(shù)被引入，多個創(chuàng)新性的解決方案被提出。其中，液冷的熱度可謂高。

與傳統(tǒng)的風(fēng)冷比較，液冷制冷效率高，且受環(huán)境因素影響小，能夠滿足數(shù)據(jù)中心高密度的演進趨勢。從節(jié)能與契合數(shù)據(jù)中心發(fā)展角度來看，液冷前景均較好，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)日益增多，且液冷產(chǎn)品也進入到商用階段。

曙光浸沒相變液冷系統(tǒng)（圖片來源于中科曙光公眾號）

2013年，曙光推出浸沒相變液冷技術(shù)，PUE最低可降至1.04，相關(guān)技術(shù)已部署在全國多個城市；2016年9月投產(chǎn)的阿里云張北數(shù)據(jù)中心，部署了國內(nèi)云計算數(shù)據(jù)中心規(guī)模大的浸沒式液冷集群，在節(jié)能減碳方面的成果顯著。

不過，液冷也面臨著成本高昂、標準匱乏等現(xiàn)實問題，這也是發(fā)展新技術(shù)時遭遇的一個主要困境。一個直觀且根本的辦法是增加技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)新的突破，并加快行業(yè)標準的制定，以提升市場效益，加快技術(shù)的推廣、應(yīng)用，但需要大量的成本，且時間跨度較長；另一個更具備現(xiàn)實性的解決方案則是推動技術(shù)及其解決方案的融合，將風(fēng)冷與液冷進行結(jié)合，在現(xiàn)有條件下，實現(xiàn)PUE值的降低，達成降碳的目標。

值得注意的是，不論何種制冷方案，還需要結(jié)合具體環(huán)境，充分利用自然冷源，以達到更好的節(jié)能降碳效果。

3）預(yù)制化、模塊化應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心需要進行大量的工程建設(shè)，建材的運輸、建筑的施工等均會產(chǎn)生大量碳排放，需要進行碳減排，而逐步發(fā)展起來的預(yù)制化、模塊化成為有效舉措。通過在穩(wěn)固性、可靠性、耐久性上的技術(shù)突破，預(yù)制化、模塊化數(shù)據(jù)中心抗震、防風(fēng)、耐高低溫、耐腐蝕能力增強，可滿足數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求，施工過程中，能夠減少建筑廢料，還可以縮短建設(shè)周期，有效實現(xiàn)節(jié)能降耗。

華為FusionDC1000A預(yù)制一體化數(shù)據(jù)中心（圖片來源于華為企業(yè)業(yè)務(wù)官網(wǎng)）

以具體實例來看，華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心裝配率高達97%，整個施工過程中也無“三廢”產(chǎn)生，施工用水和建筑垃圾減少80%，可回收率超過80%, 施工碳排放減少90%；中國聯(lián)通西北智云數(shù)據(jù)中心中已建成運營的6號樓項目是中國聯(lián)通全國首個預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心，相較于傳統(tǒng)混凝土，其減少了90%碳排放。

預(yù)制化、模塊化還可以推動PUE的降低，華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心可將漏風(fēng)率控制在3%以內(nèi),減少空調(diào)運行時間和能耗損失,有利于PUE的下降。

以此來看，在“東數(shù)西算”全面啟動大背景下，憑借高安全、快交付等特點，預(yù)制化、模塊化有望實現(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用。

碳抵消方面：

1）綠電交易

綠電交易、綠證交易與碳交易，是通過市場化手段推動數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)碳減排的方式。在當(dāng)前階段，市場整體相對活躍且數(shù)據(jù)中心積極參與的是綠電交易。

綠電交易是指以綠色電力產(chǎn)品為標的物的電力中長期交易，用以滿足電力用戶購買、消費綠色電力需求，并提供相應(yīng)的綠色電力消費認證。購買綠電是企業(yè)進行碳抵消，實現(xiàn)低碳發(fā)展的重要途徑。

目前，數(shù)據(jù)中心在綠電交易上已經(jīng)有了較為頻繁的采購，去年全國首次綠色電力交易啟動之際，秦淮數(shù)據(jù)集團共達成1億千瓦時綠色電力交易，萬國數(shù)據(jù)則與中廣核新能源簽署綠色電力合作框架協(xié)議，計劃10年內(nèi)合計采購綠電電量不低于20億千瓦時。此外，阿里云在數(shù)據(jù)中心方面也進行了數(shù)量龐大的交易，自2018年至2021年9月，僅張北數(shù)據(jù)中心就累計交易約6億千瓦時新能源電量，累計實現(xiàn)二氧化碳減排近52.3萬噸。

未來，伴隨我國綠電市場制度的完善，新型電力系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)推進，數(shù)據(jù)中心綠電交易規(guī)模還將繼續(xù)擴大。

2）余熱回收

數(shù)據(jù)中心在運行過程中會產(chǎn)生大量余熱，蘊藏著巨大的能量，進行有效回收后，可用于多個方面，如為居民生活區(qū)提供熱能，與農(nóng)業(yè)結(jié)合為養(yǎng)殖提供熱量與二氧化碳等，具備極大的能源價值與經(jīng)濟價值，是降低碳排放的有效手段。歐洲數(shù)據(jù)中心碳中和協(xié)定中提出2030年碳中和的五大關(guān)鍵舉措之一便是余熱回收。

數(shù)據(jù)中心在余熱回收方面也進行了多項實踐，UCloud優(yōu)刻得烏蘭察布云計算中心項目每年可回收廢熱78000GJ，每年減少二氧化碳排放7380噸；騰訊天津數(shù)據(jù)中心，一期余熱回收項目，每年可減少能耗標煤達525噸，相當(dāng)于減少1310噸二氧化碳排放量。

不過，數(shù)據(jù)中心余熱回收目前的供熱對象相對單一，與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的合作較少，規(guī)模有待擴大，相關(guān)技術(shù)有待優(yōu)化，熱值有待提高，數(shù)據(jù)中心在此方面的發(fā)展遠未達到應(yīng)有的程度。

綜合來看，目前進行減碳與碳抵消目前已有多種方式，且相互可為補充，在多種解決方案的共同推動下，數(shù)據(jù)中心有望加快實現(xiàn)零碳的步伐。同時，伴隨著技術(shù)的進步、市場完善等，相關(guān)方案在成本、可操作性上將取得進一步的優(yōu)化，進行減碳與碳抵消的有效方式也有可能繼續(xù)增加。目前，圍繞此方面的相關(guān)討論正逐步增多，如將于12月舉行的第十七屆中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典（IDCC2022）“零碳數(shù)據(jù)中心論壇”，通過對實現(xiàn)零碳的途徑、問題與解決方案的深入探討，將推動數(shù)據(jù)中心從低碳到零碳發(fā)展進程的縮短。

除此之外，就行業(yè)而言，還需要相關(guān)建設(shè)、回收標準及規(guī)范的編寫、發(fā)布，通過統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范來加快更大范圍內(nèi)的節(jié)能減碳，減少資源浪費，以目前來看，更多標準正加快制定，如零碳數(shù)據(jù)中心等級評價方法已初步確立，相應(yīng)標準有望于近期發(fā)布；同時，政策方面的引導(dǎo)正進一步增強，“東數(shù)西算”的啟動將調(diào)整數(shù)據(jù)中心布局、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進數(shù)據(jù)中心綠色化。而伴隨更良好的市場規(guī)范的確立，更嚴格的節(jié)能要求的劃定，數(shù)據(jù)中心將加快實現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。