“雙碳”背景下安徽數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展的思考

華興順　華驍飛

【摘? 要】論文分析了安徽省數(shù)據(jù)中心建設(shè)歷史、現(xiàn)狀及其“十四五”時期的發(fā)展任務和面臨的能耗壓力，提出了安徽數(shù)據(jù)中心必須從科學規(guī)劃合理布局、政策引導綠色建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新供用協(xié)同、強化管理多重保障等方面下功夫，從而實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展的對策措施。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心;綠色建設(shè);“雙碳”;“東數(shù)西算”;安徽

【中圖分類號】F127【文獻標志碼】A【文章編號】1673-1069（2022）05-0105-03

1 引言

數(shù)據(jù)中心作為拉動數(shù)字經(jīng)濟高速發(fā)展的“助推器”和激發(fā)數(shù)據(jù)要素新活力的“賦能器”，對于新發(fā)展階段推動高質(zhì)量發(fā)展、形成國內(nèi)國際雙循環(huán)發(fā)展的新發(fā)展戰(zhàn)略格局有著極其重要的意義。隨著我國新一代的信息和通訊領(lǐng)域科技水平的快速發(fā)展，我國的數(shù)據(jù)中心、5G、云計算等數(shù)字基礎(chǔ)建設(shè)實現(xiàn)了高速增長。由于線上一切活動都依賴于網(wǎng)絡(luò)及計算機的運算能力、存儲能力和傳輸能力等，為此全球建設(shè)了大量的數(shù)據(jù)中心、計算中心，因而帶來了能源、資源大量消耗的一系列環(huán)境問題。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，全球數(shù)據(jù)中心耗電總量約占總耗電量的8%。據(jù)測算，2020年我國數(shù)據(jù)中心的耗電總量大約為760億千瓦時，約占我國全社會耗電量的1%，折算為二氧化碳排放量接近4 000萬噸[1]。

2020年9月22日，中國在第75屆聯(lián)合國大會上在環(huán)境保護方面向全世界作出鄭重承諾：將提高國家自主貢獻力度，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和。這種承諾體現(xiàn)了中國的大國擔當，不僅是為全球環(huán)境治理作出犧牲和貢獻，同時也要求中國的發(fā)展必須堅決貫徹新發(fā)展理念，在節(jié)能減排降耗增效等方面精打細算、認真謀劃。在此背景下，2021年10月，國家發(fā)布了《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》。2021年底，發(fā)改委等部門聯(lián)合印發(fā)了《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》，明確提出了要優(yōu)化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局，推動數(shù)據(jù)中心綠色可持續(xù)發(fā)展。2022年2月，國家“東數(shù)西算”工程全面啟動，將在中西部建設(shè)包括數(shù)據(jù)中心在內(nèi)的一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，旨在利用西部能源資源，降低數(shù)據(jù)中心能耗，將經(jīng)濟密度高的東部地區(qū)形成的海量數(shù)據(jù)引導至西部地區(qū)進行處理計算，從而實現(xiàn)東中西部協(xié)同聯(lián)動，促進效率進一步提升。

2 安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)狀及其“十四五”時期面臨的能耗壓力

2.1 安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)的歷史與現(xiàn)狀

近年來，安徽省高度重視創(chuàng)新發(fā)展和數(shù)字經(jīng)濟，通過政府、企業(yè)和社會的多方努力，已初步形成了以合肥、蕪湖兩地為核心，以宿州、淮南、六安、馬鞍山、池州等市為重點，多地多園區(qū)共同發(fā)展的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)布局。國家提出建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心以來，安徽綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)也卓有成效，郵儲銀行合肥數(shù)據(jù)中心、省聯(lián)社濱湖數(shù)據(jù)中心、中國銀行合肥云計算基地被國家認定為綠色數(shù)據(jù)中心。安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)起步較低，最初是二十世紀八九十年代，主要是一些零散的運營商和金融機構(gòu)自建自用的小型或微型數(shù)據(jù)中心，基本功能是服務于企業(yè)。2010年前后，安徽的區(qū)位優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心建設(shè)開始加速發(fā)展，主要的動力源泉有兩個方面：一是電信運營商和金融等機構(gòu)由于市場需求迅速擴大，紛紛重建或升級改造自用數(shù)據(jù)中心，建設(shè)規(guī)模由小型向中型甚至向國家級的大型數(shù)據(jù)中心不斷推進，一些行業(yè)的研發(fā)部門和數(shù)據(jù)中心落戶于安徽;二是數(shù)字技術(shù)不斷突破和電子政務的興起，網(wǎng)絡(luò)中心、政務云、大數(shù)據(jù)互通、一網(wǎng)通辦等具有公共服務功能的數(shù)據(jù)中心開始快速增長，數(shù)字政務在全省普遍推開。目前安徽省已初步建成了江淮大數(shù)據(jù)“中心總平臺-各市子平臺-行業(yè)部門分平臺”的“1+16+N”框架體系，服務全省甚至跨省連通全國。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2020年底，全省已建成14個300機柜以上的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，投產(chǎn)機架接近3萬架[2]。

2.2 “十四五”時期安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主要任務

根據(jù)《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導意見》和“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的要求，國家規(guī)劃在全國建設(shè)8個大型算力樞紐節(jié)點和布局10個數(shù)據(jù)中心集群，其中蕪湖數(shù)據(jù)中心集群為長三角樞紐節(jié)點的兩大集群之一。根據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃和安徽經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，“十四五”期間，安徽省規(guī)劃建設(shè)兩大數(shù)據(jù)中心集群、培育2 000家以上大數(shù)據(jù)企業(yè)：一是落實國家戰(zhàn)略建設(shè)蕪湖國家數(shù)據(jù)中心集群，起步區(qū)為蕪湖市鳩江區(qū)、弋江區(qū)、無為市，面向整個長三角區(qū)域;二是合肥區(qū)域數(shù)據(jù)中心集群，以淮南、宿州為兩翼，覆蓋全省面向全國。將加快推進國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)（中部）中心、長三角（合肥）數(shù)字科技中心、合肥華云信創(chuàng)云數(shù)據(jù)中心等一大批重點項目建設(shè)。2020年中國電信（安徽）大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園已落戶合肥，規(guī)劃了6棟數(shù)據(jù)中心，擬建設(shè)16 000個中高密度機架，一期工程已經(jīng)建成，中國電信安徽智算中心已于7月2日正式啟用。

2.3 “雙碳”背景下數(shù)據(jù)中心建設(shè)的節(jié)能降耗壓力

從能源消費的角度來看，數(shù)據(jù)中心應該屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，尤其是我國已經(jīng)建成運行的數(shù)據(jù)中心普遍存在著能耗高的特征。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國數(shù)據(jù)中心的年耗電量增長很快，2021年全國數(shù)據(jù)中心耗電量占全社會用電量的比例已增長到2%。就拿中國電信來說，2021年數(shù)據(jù)中心耗電達到56億度，占中國電信總耗電量的20%左右[3]。在消耗大量能源的同時，數(shù)據(jù)中心還帶來大量的溫室氣體排放，消耗大量的水資源，設(shè)備報廢后對環(huán)境的影響也不容小覷。隨著“雙碳”戰(zhàn)略的提出，數(shù)據(jù)中心作為能耗大戶，推進綠色節(jié)能建設(shè)和脫碳轉(zhuǎn)型的壓力可想而知。目前，國內(nèi)外都在重視和倡導綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，努力爭取能源利用的效率最大化和環(huán)境破壞的影響最小化。為此，國家相關(guān)部門和地方政府出臺了一系列政策措施，著力夯實數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的綠色“底座”。2021年7月，工信部為落實綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，制定了三年行動計劃（2021-2023年），提出了“能效水平穩(wěn)步提升，PUE逐步降低，可再生能源利用率逐步提高”的目標。到2023年底，要求新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE要降低到1.3以下，在寒冷地區(qū)爭取降低到1.25以下。根據(jù)PUE的定義，數(shù)據(jù)中心總能耗除以IT設(shè)備的能耗比，在現(xiàn)有的科技水平下，PUE達到1.2～1.3是十分不易的。

2.4 安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)存在的主要問題及原因

從安徽現(xiàn)有存量的數(shù)據(jù)中心來看，由于過去數(shù)據(jù)中心建設(shè)以企業(yè)自建為主，行業(yè)無標準、無規(guī)范，難以考慮到綠色發(fā)展的要求。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺乏有效的分析管理手段和外部監(jiān)督約束時，數(shù)據(jù)中心建設(shè)必然會形成產(chǎn)生能耗高、能效低的情況。從早期建設(shè)的數(shù)據(jù)中心來看，絕大多數(shù)PUE高于1.55，部分“小散老舊”的數(shù)據(jù)中心PUE更是高達2.0左右。從安徽新建數(shù)據(jù)中心來看，在規(guī)劃布局、設(shè)計建筑、行業(yè)帶動等方面，存在著技術(shù)瓶頸和面臨一些突出的問題。主要的深層次原因是：思想解放不夠，作風不實，管理體制僵化，評價體系不健全，資金投入不足。這就要求安徽省及其相關(guān)企業(yè)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中必須堅持創(chuàng)新發(fā)展，走“高效、低碳、集約、循環(huán)”的綠色發(fā)展道路，切實履行節(jié)能減排降耗和可持續(xù)發(fā)展的社會責任。

3 安徽數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展的對策建議

安徽省地處長三角腹地，承東啟西，經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿薮?，是國家長三角一體化和大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略下的重要區(qū)域。安徽的數(shù)據(jù)中心建設(shè)必須從規(guī)劃、建設(shè)、技術(shù)、管理4個層面考慮，加強政策引導和加大資金及人力資源的投入，從而實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 科學規(guī)劃，合理布局

“規(guī)劃失誤是最大的浪費”，科學規(guī)劃、合理布局對數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展來說是至關(guān)重要的。安徽必須加強廣泛的調(diào)查研究，領(lǐng)會國家發(fā)展戰(zhàn)略的深意，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)整體布局，創(chuàng)新和完善安徽全省大數(shù)據(jù)中心體系的構(gòu)建，以社會需求為導向統(tǒng)籌數(shù)據(jù)中心、計算云、數(shù)字城市等建設(shè)。不僅如此，數(shù)據(jù)中心發(fā)展規(guī)劃還要與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)災備、數(shù)據(jù)安全等一并考慮、統(tǒng)籌布局。安徽要推動形成以蕪湖、合肥數(shù)據(jù)中心集群發(fā)展為南北雙核心，其他各市差異化發(fā)展的綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展新格局;應盡快構(gòu)建安徽一體化并對接滬、蘇、浙的大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系，統(tǒng)籌抓好全省在建和擬建的所有數(shù)據(jù)中心項目，規(guī)劃好、處理好、協(xié)調(diào)好數(shù)據(jù)園區(qū)選址、土地供應、發(fā)展規(guī)模、開建次序、輻射覆蓋范圍等方面的問題，確保數(shù)據(jù)中心平穩(wěn)有序和高質(zhì)量發(fā)展;主動與東部、西部對接，加強互聯(lián)互通，研究落實“東數(shù)西算”戰(zhàn)略，邁好全國“一盤棋”的安徽步伐。

3.2 政策引導，綠色建設(shè)

作為新基建重要部分的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，找到新的綠色化發(fā)展政策推進方向，是當前亟待破解的難題。綠色技術(shù)產(chǎn)品、質(zhì)量標準體系、服務中介機構(gòu)和市場推動機制等因素對推進綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)至關(guān)重要，應充分發(fā)揮多種要素對綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的支撐作用，加快綠色技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新推廣使用，健全綠色質(zhì)量標準體系，積極培育第三方服務中介機構(gòu)，探索與創(chuàng)新建立市場推動機制，完善多元化投融資體系，積極引導社會資本投入。第一，對于新建數(shù)據(jù)中心，重點要鼓勵企業(yè)采用液冷、分布式供電、模塊化機房等先進、高效、節(jié)能的系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)方案，強化綠色設(shè)計、綠色施工和綠色采購，質(zhì)量標準要求應更加嚴苛。在建筑和布局方面，鼓勵企業(yè)從基建設(shè)計角度實現(xiàn)綠色環(huán)保和循環(huán)利用，做到節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能和節(jié)材，包括選址選地、機房建筑布局、節(jié)能節(jié)水設(shè)計、維護結(jié)構(gòu)及選材、機房設(shè)備安裝等。在IT設(shè)備方面，要對IT設(shè)備提升能效出臺鼓勵推動政策;要重視路由器、網(wǎng)關(guān)和服務器等所有IT設(shè)備的選配、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建以及使用中的節(jié)能優(yōu)化等問題;要推動數(shù)據(jù)中心使用的設(shè)備、產(chǎn)品的綠色節(jié)能標準修訂和開展綠色認證。政府要對采用綠色節(jié)能產(chǎn)品更新升級的項目給予補貼，推動升級換代和淘汰老舊設(shè)備等。在動力和環(huán)境設(shè)施方面，通過優(yōu)化供電架構(gòu)、提高綠電使用比例、綠色智能運營，讓更多的數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)節(jié)能降耗。要重點關(guān)注數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他包括加濕和除塵設(shè)施等方面的設(shè)計、運行和維護。第二，對于已建和在用數(shù)據(jù)中心，要指導和幫助數(shù)據(jù)中心建立綠色運維的管理體系，有序推動數(shù)據(jù)中心開展節(jié)能減排和綠色化工程改造，持續(xù)提升存量數(shù)據(jù)中心的綠色化、高效化水平;重點應強化綠色運維和技術(shù)升級改造，加快高耗能設(shè)備產(chǎn)品的折舊淘汰，建立完善綠色運行維護制度，加強廢舊電器、電子產(chǎn)品的處理回收。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新，供用協(xié)同

以液冷為代表的降低能耗解決方案目前成為市場競爭的焦點，在技術(shù)上已有所突破，能夠?qū)崿F(xiàn)低的PUE值，進一步獲得市場青睞。要采用能效優(yōu)化系統(tǒng)和技術(shù)管理手段：一是搭建基于瞬時系統(tǒng)模擬分析（TRNSYS）和矩陣工廠（MATLAB）的聯(lián)合仿真平臺，建立建筑模型和空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備模型，進行模型預測控制算法和數(shù)值計算;二是設(shè)定數(shù)據(jù)采集策略，在數(shù)據(jù)中心冷機、水泵、冷卻塔、送風機等空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備區(qū)以及IT設(shè)備機房氣流組織匯聚和流動區(qū)分別部署采集器，采集能效數(shù)據(jù);三是通過人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對采集的能效數(shù)據(jù)進行學習和訓練，建立預測模型，通過與實際運行數(shù)據(jù)的比對，驗證預測模型的精度與外延特性。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解使數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運行能耗最低的關(guān)鍵因子集合，將控制參數(shù)下傳至底層設(shè)備執(zhí)行，優(yōu)化運行參數(shù)，降低系統(tǒng)能耗。進一步開展技術(shù)創(chuàng)新，多維度考慮能源資源綜合利用，發(fā)展、采購和使用綠色能源，實現(xiàn)供能與用能的協(xié)同突破;發(fā)動研究院（所）和高校，開展先進技術(shù)研發(fā)和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，推動數(shù)據(jù)中心擴大太陽能等綠色能源利用比例，推動供電系統(tǒng)、空調(diào)等配套設(shè)施的綠色化改造，推動低功耗芯片等產(chǎn)品和最先進節(jié)能技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應用，等等。

3.4 強化管理，多重保障

無論是新建還是運行中的數(shù)據(jù)中心都必須加強管理，包括制度建立、人才培養(yǎng)、服務保障等方面。安徽數(shù)據(jù)中心建設(shè)應從全生命周期來強化管理，通過人工智能與節(jié)能降耗的有效結(jié)合，精細化控制管理，提高數(shù)據(jù)中心能效水平，增強綠色高質(zhì)量發(fā)展能力。

第一，完善規(guī)則標準和評價體系。要完善低能耗、高性能數(shù)據(jù)中心指標評價體系，增加衡量數(shù)據(jù)中心性能和實際使用效率的指標，探索數(shù)據(jù)資源分級分類相關(guān)規(guī)范標準，形成可用的評價指標和科學的評價方法，并制定差異化政策;要綜合考慮數(shù)據(jù)中心技術(shù)水平、投入產(chǎn)出水平、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的拉動能力、數(shù)據(jù)交易等因素，制定科學合理的數(shù)據(jù)中心單位GDP能耗評價體系。安徽省自然分布南北差異很大，北方能耗更低，在布局上應有序引導數(shù)據(jù)中心向皖北發(fā)展。

第二，加強監(jiān)督管理和服務保障。應從數(shù)據(jù)中心立項審批、能源計量審查、能耗監(jiān)測、考核驗收等各個環(huán)節(jié)進行專業(yè)性評估，引導數(shù)據(jù)中心由傳統(tǒng)節(jié)能降耗向綠色低耗、提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變。鼓勵支持第三方專業(yè)服務機構(gòu)進行數(shù)據(jù)中心綠色等級、PUE/CUE/EUE測試等評估評測服務。要推進數(shù)據(jù)中心向?qū)I(yè)化、社會化服務方向發(fā)展，支持中介服務企業(yè)為數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運營提供服務，并鼓勵政府部門、社會組織和企事業(yè)單位采購數(shù)據(jù)中心云服務，引導行業(yè)信息化應用向?qū)I(yè)機構(gòu)提供的云平臺上遷移。設(shè)立專項資金，通過統(tǒng)籌整合解決數(shù)字平臺“散”的問題，加強全省政務信息化項目統(tǒng)籌管理。

第三，建立監(jiān)測系統(tǒng)和人才培養(yǎng)機制。應建立區(qū)域或集群內(nèi)的數(shù)據(jù)中心監(jiān)測平臺，以能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)綠色智能運營。通過智能系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心在線能源利用效率、碳排放及清潔能源使用、有效算力能耗水平等動態(tài)監(jiān)測和趨勢分析。要加強多方面的人才培養(yǎng)，重視和加強能源管理、技術(shù)研究等專業(yè)人才隊伍建設(shè)，提升數(shù)據(jù)中心的咨詢設(shè)計、能源管理等方面服務能級。

第四，建設(shè)和廣泛使用新能源。安徽是傳統(tǒng)能源大省，要重視能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展新能源。在新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，可以發(fā)展光能、風能，注重清潔能源的生產(chǎn)、綠色能源的使用，通過技術(shù)手段進行熱能回收利用。只有這樣才能夠從根本上避免數(shù)據(jù)中心運行因需大量耗能而帶來對自然環(huán)境的傷害，真正實現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟新階段數(shù)據(jù)中心的綠色高質(zhì)量發(fā)展。

【參考文獻】

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