數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)碳中和的第一步，就是要計算出整體的能源消耗量和碳排放量。

下文對數(shù)據(jù)中心能耗計算、碳排放核算、實踐案例等內(nèi)容進行了非常詳細的解讀，強烈推薦大家轉(zhuǎn)發(fā)或收藏后反復(fù)閱讀。

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1、數(shù)據(jù)中心碳中和技術(shù)要求和評估方法：規(guī)定了數(shù)據(jù)中心碳中和管理體系、碳中和聲明和評價流程等，適用于數(shù)據(jù)中心碳中和評價工作。

2、數(shù)據(jù)中心碳核算指南：報告為數(shù)據(jù)中心碳核算和綠色低碳水平評估提供依據(jù)。

3、數(shù)據(jù)中心碳足跡白皮書：白皮書對數(shù)據(jù)中心碳排放概況、能耗與碳排放關(guān)系等內(nèi)容進行了解讀。

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三份實用資料

1、數(shù)據(jù)中心碳中和技術(shù)要求和評估方法：標準規(guī)定了數(shù)據(jù)中心碳中和基本要求、管理體系、碳中和核算評價方法、碳中和聲明和碳中和評價流程等。適用于數(shù)據(jù)中心碳中和評價工作。

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2、數(shù)據(jù)中心碳核算指南：核算指南對數(shù)據(jù)中心碳核算方法進行了分析和整理，從核算邊界、計量要求、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和碳排放報告等維度進行了重點分析，并進一步提出了數(shù)據(jù)中心低碳等級評估方法，最后以浙江數(shù)據(jù)中心為例，對其綜合能耗進行核算。

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3、數(shù)據(jù)中心碳足跡白皮書：白皮書對數(shù)據(jù)中心碳排放概況、發(fā)電對碳排放的影響、能耗與碳排放關(guān)系等內(nèi)容進行了解讀。

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數(shù)據(jù)中心能耗計算

數(shù)據(jù)中心對能源的使用是多方面的，不僅存在于外購電力、備用柴油發(fā)電機運行燃燒柴油產(chǎn)生的二氧化碳、生活用水、空調(diào)補水所消耗的工作質(zhì)水也需要計算到綜合能源消耗及碳排放中。

1、外購電力消耗量

根據(jù)數(shù)據(jù)中心項目產(chǎn)出機柜數(shù)、單機柜功率、年平均PUE 值可求得數(shù)據(jù)中心年耗電量， 計算公式如下:

2、耗能工質(zhì)-水消耗量

數(shù)據(jù)中心水資源消耗量，包含空調(diào)系統(tǒng)補水消耗量以及辦公生活用水消耗量兩部分，空調(diào)補水消耗量可按每機柜每天消耗0.3m3水估算，辦公生活用水可按每人每天 40L 估算，計 算公式如下:

3、柴油消耗量

數(shù)據(jù)中心多采用10kV 基本功率為 2000kW 柴油發(fā)電機組，根據(jù)經(jīng)驗值每臺機組每小時 消耗柴油 500升，按每月每臺柴油發(fā)電機保養(yǎng)檢修運行 30 分鐘估算，每臺柴油發(fā)電機每年 運行 6 小時，由此可求出數(shù)據(jù)中心每年柴油消耗量，計算公式如下:

4、天然氣消耗量

按市場主流燃氣發(fā)電機產(chǎn)品，每1m3天然氣可發(fā) 4kWh 電，同時回收 4kW 冷量估算天 然氣使用量，公式如下:

5、綜合能耗計算

按市場主流燃氣發(fā)電機產(chǎn)品，每1m3天然氣可發(fā)4kWh電，同時回收4kW冷量估算天 然氣使用量。

數(shù)據(jù)中心綜合能耗計算主要基于GB/T2589-2020《綜合能耗計算通則》內(nèi)的要求，計算公式為:

標準煤系數(shù)可參照GB/T2589-2020《綜合能耗計算通則》附錄 A 及附錄 B 內(nèi)參數(shù)，根據(jù)不同能源消耗的總量及其相應(yīng)的折標煤系數(shù)就可求得數(shù)據(jù)中心的綜合能耗總量。

常用折標煤系數(shù)

03

數(shù)據(jù)中心碳核算

目前數(shù)據(jù)中心碳排放核算并無相關(guān)認證評價標準，根據(jù)相關(guān)的國際標準，企業(yè)減排責(zé)任劃分可分為三個范疇:

范疇一最為直接，主要是指直接排放；

范疇二主要包括企業(yè)用電和用蒸汽產(chǎn)生的排放，因為用電或用熱需要從公共事業(yè)單位購買，而這個過程中的碳排放并不發(fā) 生在企業(yè)的物理邊界內(nèi)，所以屬于間接排放；

范疇三主要是指與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營有關(guān)的其他排放，其邊界并不是很清晰，涉及到產(chǎn)業(yè)鏈，包括向上游購買到產(chǎn)品以及向下游銷售的產(chǎn)品等。一般而言，數(shù)據(jù)中心考慮碳排放時只考慮范疇一和范疇二的排放。

1、外購電力碳排放量

一般情況下，數(shù)據(jù)中心的電力供應(yīng)都來自于市政電網(wǎng)(外購電力)，是碳排放的關(guān)鍵項 指標，對于數(shù)據(jù)中心的碳排放計算，由于現(xiàn)行標準GB/T 32151《溫室氣體排放核算與報告要求》中并不包含數(shù)據(jù)中心行業(yè)， 因此根據(jù) ISO14064-1:2018《溫室氣體-第 1 部:組織層 面上溫室氣體排放與清楚量化及報告規(guī)范》內(nèi)的要求，和GB/T 32151.1- 2015《溫室氣體排 放核算與報告要求第 1 部分:發(fā)電企業(yè)》中的5.2.4“購入的電力產(chǎn)生的排放”的計算方法來 進行計算。

同時這也是比較常規(guī)的，對我國企業(yè)的企業(yè)社會責(zé)任報告(ESG)碳排放量核算的通用方法，計算方法如下:

2、二氧化碳排放因子

根據(jù)式(6)可知，當(dāng)知道能源消耗總量乘以對應(yīng)的排放因子即得所排放的二氧化碳排 放量，參考 GB/T 32151.1- 2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第 1 部分:發(fā)電企業(yè)》，第5.2.2.3 節(jié)“排放因子數(shù)據(jù)獲取”計算公式為 ：

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計算案例

以廣東省某數(shù)據(jù)中心項目情況作為基礎(chǔ)，分別對此項目采用外購電力方案以及天氣發(fā)電方案進行綜合能源消耗計算及碳排放核算，項目基本信息如下:

1、對采用外購電力方案進行核算
根據(jù)公式 1 至公式 7 對該項目進行綜合能源消耗計算及碳排放核算，計算結(jié)果如下：

項目綜合能源消耗計算及碳排放核算(市電供電)

當(dāng)此項目采用外購電力供電時，根據(jù)計算每年需消耗19980 噸標準煤，對外排放 55381噸二氧化碳。

2、對采用天燃氣發(fā)電方案進行核算

若此項目改用燃氣三聯(lián)供機組，燃燒天然氣發(fā)電，并利用余熱經(jīng)過溴化鋰機組為數(shù)據(jù)中 心制冷，按市場主流燃氣發(fā)電機產(chǎn)品，每1m3天然氣可發(fā) 4kWh 電，同時回收4kW冷量， 由于采用溴化鋰制冷機組替代電制冷機組，保守估計 PUE 由 1.35 降低至 1.30，則該項目的綜合能源消耗及碳排放計算如下:

項目綜合能源消耗計算及碳排放核算(天然氣發(fā)電)

當(dāng)此項目采用天然氣機組發(fā)電并利用溴化鋰機組制冷時，根據(jù)計算每年需消耗19178噸標準煤，對外排放 33442 噸二氧化碳。

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零碳數(shù)據(jù)中心案例

1、Apple

Apple 承諾到 2030 年在其供應(yīng)鏈、運營和產(chǎn)品中實現(xiàn)完全碳中和。蘋果的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)實現(xiàn)了碳中和。

蘋果通過削減和抵消的組合來實現(xiàn)這一目標。它計劃與2015年的水平相比，將自己的碳排放量減少75%。它將通過使用“高質(zhì)量的碳去除項目”來抵消其運營區(qū)域，以抵消目前不可避免的碳使用。

蘋果數(shù)據(jù)中心太陽能農(nóng)場

蘋果公司保持100%的可再生能源運營， 專注于創(chuàng)建新項目并將其整個供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移到清潔能源。還有70多家供應(yīng)商承諾使用100%的可再生能源進行蘋果產(chǎn)品生產(chǎn)。這些承諾每年將避免超過1430萬噸的二氧化碳當(dāng)量，相當(dāng)于每年減少300多萬輛汽車上路。

2、META(原facebook)

Facebook已對其數(shù)據(jù)中心的每個部分進行了定制化工程設(shè)計：安裝節(jié)水設(shè)備，使用本地植物進行景觀美化，以及使用最少冷卻和電力的工程系統(tǒng)來節(jié)約能源和水。

自2013年以來，F(xiàn)acebook建立的每個數(shù)據(jù)中心都是用100%清潔和可再生能源運行，任何未來的數(shù)據(jù)中心也將按照該標準建設(shè)。

3、谷歌

谷歌在數(shù)據(jù)中心脫碳方面做了很多工作。2017年，該公司宣布在其所有業(yè)務(wù)中實現(xiàn)了100%的可再生能源，包括其數(shù)據(jù)中心。如今，谷歌云處理的所有數(shù)據(jù)都實現(xiàn)了零凈碳排放。

荷蘭谷歌數(shù)據(jù)中心與風(fēng)力渦輪機

除了可再生能源之外，谷歌還使用機器學(xué)習(xí)來不斷優(yōu)化其數(shù)據(jù)中心。例如，一種基于歷史天氣數(shù)據(jù)訓(xùn)練的算法知道如何調(diào)整數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)以響應(yīng)環(huán)境，該系統(tǒng)每5分鐘對各種天氣條件進行采樣，因此如果溫度突然下降，該設(shè)施知道要投入更少的能量來冷卻服務(wù)器。

4、微軟

微軟的目標不僅是完全消除其數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的影響，還計劃使它們成為負碳。該公司自2012年以來一直保持碳中和，自2014年以來一直使用100%的可再生能源。微軟已經(jīng)實施了內(nèi)部碳價格，并向其內(nèi)部部門收取碳稅。

微軟“Azure Natick Gen 3.12”設(shè)計

微軟還一直在投資旨在提高其現(xiàn)有和未來數(shù)據(jù)中心能源效率的研究。微軟也一直在探索燃料電池作為其數(shù)據(jù)中心供電的一種手段。與谷歌一樣，微軟使用機器學(xué)習(xí)來提高其數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的效率。

5、騰訊

騰訊第四代數(shù)據(jù)中心技術(shù)T-Block，可以做到以標準化、產(chǎn)品化、預(yù)制化的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心快速交付。

土建建設(shè)周期縮短 50%，機電交付周期縮短40%，土建＋機電整體交付周期僅1 年。在節(jié)能模式上，綜合了各種節(jié)能技術(shù)，把辦公、供電模塊、IT 模塊、制冷模塊、光伏發(fā)電都打包進“集裝箱”，實現(xiàn)超低能耗，PUE 不高于1.3。以擁有30 萬臺服務(wù)器的園區(qū)為例，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，一年可節(jié)電約 2.5 億度。

騰訊貴安七星數(shù)據(jù)中心全景圖

數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新制冷技術(shù)：為了提高制冷效率，降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗，騰訊數(shù)據(jù)中心嘗試了許多新興節(jié)能技術(shù)，如自然冷卻技術(shù)、液冷技術(shù)、三聯(lián)供、余熱回收等創(chuàng)新模式。

6、阿里巴巴

阿里巴巴利用領(lǐng)先的液冷技術(shù)和人工智能驅(qū)動的算法管理等節(jié)能策略，降低自運營的數(shù)據(jù)中心PUE。在2022財年，我們自有數(shù)據(jù)中心的平均PUE 低至1.247，達到亞洲領(lǐng)先水平。目標是保持自有數(shù)據(jù)中心年均PUE 不超過1.3。

阿里巴巴將數(shù)據(jù)中心服務(wù)器產(chǎn)生的大量余熱循環(huán)使用。其中阿里云張北數(shù)據(jù)中心利用余熱對鄰近辦公園區(qū)和市政供熱。余熱利用項目一期供熱負荷21MW，預(yù)計明年年底完全建成后，年減排可達3.2 萬噸。

一方面通過循環(huán)使用延長硬件使用周期，2022 財年翻新服務(wù)器數(shù)量5萬臺，另一方面通過拆解報廢服務(wù)器，循環(huán)使用備件，將所有服務(wù)器維保延長至5年，全年延保2000萬核服務(wù)器。