2021低碳数据中心发展白皮书-DC_TECH-2021.5-24页_3mb

低碳数据中心发展白皮书（2021年）总结

核心内容

本白皮书围绕全球和我国低碳数据中心产业的发展现状、未来路径及政策建议展开，旨在推动数据中心实现绿色低碳转型，助力国家“双碳”目标的实现。

主要观点

• 数据中心是数字经济的重要基础设施，其能效提升和碳排放控制已成为全球关注的焦点。
• 我国数据中心产业快速发展，年均增速约30%，但能源消耗和碳排放问题日益突出。
• 2020年，我国提出“碳达峰、碳中和”目标，推动数据中心绿色低碳发展。
• 全球主要国家均承诺在本世纪中叶实现碳中和，数据中心成为重点降碳领域。
• 国际互联网科技企业已开始探索碳中和路径，如Google、Apple、Facebook、Microsoft等均提出明确的碳中和目标。
• 降低PUE（电源使用效率）是提升数据中心能效的关键，同时可再生能源的使用率也在不断提升。
• 碳中和金融工具、储能技术、碳捕集与封存（CCS）技术等创新手段是未来低碳数据中心发展的关键方向。

关键信息

全球低碳数据中心产业发展现状

1. 政策背景

   • 全球主要国家承诺在2050年实现碳中和，部分国家如芬兰、瑞典、乌拉圭已提前至2035、2045、2030年。
   • 欧盟计划在2030年实现ICT行业气候中性，美国通过DCOI、FDCCI等政策优化数据中心运营，实现数量减少7000个，PUE下降至1.5以下。

2. 发展现状

   • 全球数据中心总耗电量约205TWh，占全球用电量的1%。
   • 单计算实例能耗强度自2010年以来每年下降20%，PUE持续优化。
   • 部分企业如Google、Apple、Facebook等已实现100%可再生能源使用。
   • 可再生能源使用率持续上升，2020年全球数据中心可再生能源使用率已达86%。
   • 数据中心企业逐步完善能源数据信息披露，包括PUE、温室气体排放、可再生能源使用比例等。

我国低碳数据中心产业发展现状

1. 政策背景

   • 国家层面：工信部、发改委等联合发布多项政策，推动数据中心绿色发展，如《关于数据中心建设布局的指导意见》《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》等。
   • 地方层面：北京、上海、深圳等城市出台政策，限制数据中心建设，优先支持绿色数据中心，如北京禁止城六区新建数据中心，上海实行碳排放报告制度，深圳优先支持PUE低于1.25的数据中心。

2. 发展现状

   • 我国数据中心PUE水平持续下降，2019年超大型数据中心平均PUE为1.46，大型为1.55。
   • 部分优秀数据中心已达到全球领先水平，如百度云计算（阳泉）中心1#模组PUE为1.08，秦淮数据太行山基地PUE为1.15，阿里巴巴乌兰察布数据中心PUE小于1.25。
   • 企业积极采用绿色技术，如间接蒸发冷却、液冷、储能等，推动节能减排。
   • 可再生能源使用率逐年上升，2020年全国可再生能源发电量达22148亿千瓦时，其中光伏、风电等占比显著。

我国低碳数据中心未来发展路径

1. 提高数据中心效率，降低PUE

   • 优先建设在能源富集、气候适宜地区，采用液冷、高压直流、虚拟化等技术提升能效。

2. 积极采购可再生能源和清洁能源

   • 市场化采购可再生能源，通过绿电交易机制实现清洁能源的高效利用。
   • 推广绿色电力证书制度，降低企业碳排放成本。

3. 大力建设应用可再生能源和清洁能源

   • 投资建设分布式和集中式可再生能源项目，如光伏、风电等。
   • 推动与发电企业合作，提升清洁能源的使用比例。

4. 创新研发节能减碳技术

   • 推动储能技术发展，如电池储能、冰蓄冷、氢能等。
   • 加强碳捕集与封存（CCS）技术研究，探索DACCS和BECCS等技术。

5. 推动使用碳中和金融工具

   • 发展绿色金融，如绿色债券、绿色票据等，支持低碳转型。

6. 加强碳中和管理制度和体系建设

   • 建立碳管理组织机构，完善碳排放监测与披露制度。
   • 推行内部碳定价机制，将碳减排纳入企业战略。

政策建议

1. 推广应用节能降耗技术

   • 加强冷却技术、供配电系统、IT设备等节能技术的研发和应用。

2. 加快降碳技术研究和创新

   • 推动储能、氢能、CCS等技术的商业化应用，提升技术成熟度和经济性。

3. 完善碳减排管理制度体系

   • 优化碳排放管理、核查与交易制度，加强企业内部碳管理。

4. 建立健全可再生能源政策法规

   • 推动可再生能源在数据中心的交易和应用，完善政策支持体系。

5. 优化升级绿色金融手段

   • 建立健全绿色金融法律体系，推动金融机构参与碳中和融资。

附录

附录一：我国太阳能、风能及水能资源丰富地区

• 太阳能资源丰富地区

  • Ⅰ类资源区：年等效利用小时数>1600h，包括宁夏、青海、新疆、内蒙古等地区。
  • Ⅱ类资源区：年等效利用小时数1400-1600h，包括北京、天津、河北、山西等地区。
  • Ⅲ类资源区：年等效利用小时数<1400h，包括除Ⅰ、Ⅱ类以外的其他地区。

• 风能资源丰富地区

  • I类资源区：年平均有效风能密度>200W/㎡，风速年累积小时数>5000h，包括内蒙古、新疆、甘肃等地区。
  • II类资源区：年平均有效风能密度150-200W/㎡，风速年累积小时数3000-5000h，包括河北、内蒙古、甘肃等地区。
  • III类资源区：年平均有效风能密度50-150W/㎡，风速年累积小时数2000-3000h，包括吉林、黑龙江、新疆等地区。

• 水能资源丰富地区

  • 四川、贵州、云南、湖北、广西等地区具有较高的水力资源可开发量，可作为数据中心选址优先考虑区域。

附录二：低碳数据中心优秀案例

1. 百度云计算（阳泉）中心1#模组

   • 建筑面积1350平方米，年均PUE为1.08，采用市电直供+HVDC系统，实现99.5%供电效率。
   • 采用“零功耗”冷却技术，全年免费冷却时间超过98%。
   • 首创AI调优系统，提升冷源效率。
   • 2015年启动光伏项目，2017年起累计签约风电等可再生能源1.56亿度。

2. 秦淮数据环首都·太行山能源信息技术产业基地一期

   • 建筑面积1.5万平方米，年均PUE为1.15，可再生能源使用率为100%。
   • 采用预制一体化计算模块，缩短70%工期，减少碳排放。
   • 冷源采用间接蒸发自然冷却设备，灵活切换控制模式。
   • 通过绿电交易机制，大规模消纳可再生能源。

3. 阿里巴巴乌兰察布数据中心开发区园区A楼

   • 位于内蒙古乌兰察布市，年设计PUE小于1.25，支持12-20kW标准机柜部署。
   • 清洁能源使用率超过42%，采用AHU风墙冷却、HVDC供电技术，全年80%以上时间全新风运行。

4. 中金数据昆山一号数据中心

   • 位于江苏昆山，建筑面积3.75万平方米，服务腾讯云。
   • IT负荷率已达76%，PUE为1.41，CUE为0.4936。
   • 采用节能设计、绿色建筑、高效配电系统，实现综合节能。