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昨天和大家分享了碳中和背景下的數(shù)據(jù)中心系列的第一部分：數(shù)據(jù)中心減碳需求日益突出

今天和大家分享第二部分：數(shù)據(jù)中心碳足跡

從數(shù)據(jù)中心全生命周期來看，以溫室氣體核算標(biāo)準(zhǔn)的邊界定義，需要分別從三個范疇來分析數(shù)據(jù)中心的碳足跡——企業(yè)所有或可控制的排放源帶來的直接溫室氣體（GHG）排放、以能源使用為主體的能源間接 GHG 排放、以組織活動引起的其他間接 GHG 排放（包括使用的資產(chǎn)、設(shè)備的生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的 GHG 排放）。

碳排放量若按由高到低排序，排在首位的應(yīng)是數(shù)據(jù)中心運行過程中消耗化石能源等帶來的間接碳排放，其次是數(shù)據(jù)中心建設(shè)使用的材料和設(shè)備生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放，以及生命周期結(jié)束處理時所產(chǎn)生的碳排放，最后則是運營過程中的直接碳排放。

碳足跡 1：以能源使用為主體的能源間接碳排放位列首位?

數(shù)據(jù)中心是高耗能行業(yè)，其用電需求正在隨著建設(shè)數(shù)量、規(guī)模的不斷擴(kuò)大而急劇攀升。

數(shù)據(jù)顯示，2020 年全國數(shù)據(jù)中心用電量為 870 億度，占全社會用電量的 1.16%，產(chǎn)生的二氧化碳排放約為 7,290 萬噸。預(yù)計到 2030 年， 數(shù)據(jù)中心用電量可能在 2020 年基礎(chǔ)上翻一番，高達(dá) 1,800 億度，用電量產(chǎn)生的碳排放值將達(dá)到全社會碳排放的 1.5%。所以，改變能源供給結(jié)構(gòu)，關(guān)注可再生能源的開發(fā)和利用，探索基于多能互補(bǔ)的數(shù)據(jù)中心能源供應(yīng)的多元融合模式，是低碳數(shù)據(jù)中心發(fā)展之路的重要舉措。

就個體來說，超大型數(shù)據(jù)中心需滿足 IT 設(shè)備、冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及供電系統(tǒng)的用電需求，規(guī)模耗電量高達(dá)上百兆瓦。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心 PUE 偏高， 電能使用效率低，也制約著數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展。

為了進(jìn)一步提高效率，我國主要城市已經(jīng)把 PUE 作為新項目審批的重要指標(biāo)之一。

上海市 2021 年 4 月發(fā)布的《上海市數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則（2021版）》中，在設(shè)計指標(biāo)方面，要求新建大型數(shù)據(jù)中心項目，綜合 PUE 嚴(yán)格控制不超過 1.3；在投入運行后，要求綜合 PUE 第一年不應(yīng)高于 1.4， 第二年不應(yīng)高于 1.3。

深圳市 2019 年 4 月發(fā)布的《深圳市發(fā)展和改革委員會關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項的通知》中，對于 PUE 值低于 1.25 的數(shù)據(jù)中心，新增能源消費量可給予實際替代量 40% 以上的支持。

2019 年全國數(shù)據(jù)中心 PUE 值情況：

近年來，數(shù)據(jù)中心行業(yè)通過眾多技術(shù)創(chuàng)新來提高數(shù)據(jù)中心用能效率——用新型冷卻方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水冷或風(fēng)冷，液冷技術(shù)的起步到試點應(yīng)用，耐高溫 IT 設(shè)備與自然風(fēng)冷配合，高算力低功耗芯片的開發(fā)，服務(wù)器風(fēng)道創(chuàng)新設(shè)計，HVDC 構(gòu)架減少配電環(huán)節(jié)的電能損耗等。響應(yīng)政策要求、加大管控力度，進(jìn)而促進(jìn)電能使用效率提升，降低碳排放，這也成為低碳數(shù)據(jù)中心發(fā)展之路中的重要保障 。

碳足跡 2：覆蓋數(shù)據(jù)中心全生命周期資產(chǎn)投入及運營管理產(chǎn)生的間接碳排放?

數(shù)據(jù)中心屬于重資產(chǎn)型基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)初期資產(chǎn)投入占比一般為電氣 45%、暖通 25%、土建 20%、其他（弱電、智能化、消防等）10%。電氣部分在數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)投資中占比最高，遠(yuǎn)高于民用建筑電氣投資 10% 的常規(guī)水平。這些設(shè)施的生產(chǎn)制造和原材料的使用都會排放二氧化碳。

同時運營過程需要投入更多資源進(jìn)行有效管理，也會帶來間接二氧化碳排放，而且此部分的排放相對分散，難于統(tǒng)計和管理。若能優(yōu)化供配電結(jié)構(gòu)，減少傳統(tǒng)模式電氣設(shè)備冗余配置，采用新型設(shè)備，不但可以優(yōu)化數(shù)據(jù)中心投資及管理成本，也將直接助力碳減排。

碳足跡 3：數(shù)據(jù)中心運行過程中擁有和控制的排放源產(chǎn)生的直接碳排放?

數(shù)據(jù)中心擁有和控制的排放源相對較少，主要包括備用電源啟動直接產(chǎn)生的碳排放，如柴油發(fā)電機(jī)組的柴油燃燒或天然氣燃燒。其次還包括如冷卻系統(tǒng)制冷劑泄露產(chǎn)生的溫室氣體、冷卻系統(tǒng)排污水中的 NXO( 氨氮氣體 )、電氣系統(tǒng)絕緣氣體 SF6、以及取暖燃料（煤、油、甲烷）等焚燒產(chǎn)生的氣體泄露。

以柴油燃燒為例，估算碳排放值——據(jù)全球新能源網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，柴油的 CO2 排放因子是 74,100 kg/TJ， 柴油的凈熱值是 43 TJ/Gg，故單位質(zhì)量柴油完全燃燒排放的 CO2 質(zhì)量約是 3.1863kg。2,000kW 柴油發(fā)電機(jī)組在額定狀態(tài)下運行一小時油耗量約為 482~602 升，取最低值 482 升，相當(dāng)于 385.6kg。但因月度試車或應(yīng)急供應(yīng)總使用時間不多，數(shù)據(jù)中心年均柴油發(fā)電機(jī)組直接碳排放一般不超過千噸，以實際項目計算為準(zhǔn)。

當(dāng)天然氣作為備用電源時，其主要成分是甲烷，標(biāo)準(zhǔn)狀況下 1,000 立方體積，CO2 排放量為 1,964kg。若能結(jié)合電化學(xué)儲能站的合理配置，實現(xiàn)毫秒級啟動供電，發(fā)揮其“頂峰”能力，可減少柴油發(fā)電機(jī)的開機(jī)時間，從而利于碳減排。

《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，明確提出到 2035 年，生產(chǎn)生活方式綠色轉(zhuǎn)型成效顯著，能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低 13.5%、18%，非化石能源占能源消費總量比重提高到 20%。

以此為基礎(chǔ)，《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃 （2021~2023 年）》著重引導(dǎo)新型數(shù)據(jù)中心走向高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路 :?

1、加快先進(jìn)綠色技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用。

2、持續(xù)提升能源高效 清潔利用水平。

3、優(yōu)化綠色管理能力。

“雙碳”目標(biāo)的發(fā)布，將進(jìn)一步引導(dǎo)與推動新型數(shù)據(jù)中心向低碳綠色方向發(fā)展，最終實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。我們應(yīng)結(jié)合碳足跡現(xiàn)狀，發(fā)揮創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢，探索數(shù)據(jù)中心安全高效、低碳、集約、數(shù)字化的發(fā)展道路，從而實現(xiàn)高效管理，助力數(shù)據(jù)中心“雙碳”愿景的實現(xiàn)。

碳中和背景下的數(shù)據(jù)中心系列的第二部分的內(nèi)容就分享到這里，明天和大家分享第三部分的內(nèi)容：低碳數(shù)據(jù)中心的挑戰(zhàn)1

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