“耗电大户”云计算，是如何助促进碳中和的？

 

数字化的趋势是不可逆转的，二十大报告中也明确提出建设数字中国，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合。数据中心是数字化的基础设施，其设备的制造过程需要消耗大量化石能源，在使用过程中，也会消耗巨额电量，这些电往往由化石能源转化而来，数字中心因此被称为一种“不冒烟的钢厂”。

 

据中国信通院数据显示，2021年，我国数据中心用电量2166亿度，同比增长44%，整个数据中心的碳排放占数字产业30%以上。目前，耗电量仍以每年28%的增速增长，到2030年将超过3800亿度，碳排放超过2亿吨。

 

清华大学产业发展与环境治理研究中心主任陈玲对此表示：“企业数字化转型会存在反弹效应，增大碳排放，对企业来说，不断扩张与数字化转型的同时，又要保持减碳，是一个双重的困境。” 

 

云计算是当前数字化的重要组成，本身是规模产业，自然也是碳排放大户。2012年，国家能源局原局长张国宝曾表示云计算非常耗能。当时中国联通数据中心的能耗数据显示，中心每年耗电99亿千瓦时，需要消耗92万吨标准煤才能提供足够的电力，而中国电信数据中心年耗电112亿千瓦时，总计年需消耗102.95万吨标准煤。

 

对此，云计算厂商也有自己的降碳计划。

 

首先是购买风能、太阳能等绿色电力，来替代“化石能源”电力。例如亚马逊云就在全球建立了379个可再生能源项目，截止到2021年，所使用能源中的85%来自可再生能源。截止2022年5月，阿里云也通过加入张家口“四方协作机制”绿电交易，购买绿电4.5亿kWh，减排近40万吨，阿里云的乌兰察布数据中心，也将风电光伏使用占比从去年38.2%提高到了45%。

 

其次是提升能源使用效率，减少能源消耗。例如亚马逊云将数据中心的电源UPS转换成集中的小型电池组和定制电源，减少了35%的能源转换损耗。并采用“计算流体学”建模方法优化数据中心设计，来获得更高的能源使用效率。阿里云也通过采用“高压直流”技术，节能了13%的能源消耗。华为云通过AI技术进行业务调度、削峰填谷，使服务器负载更均衡，来提升资源利用效率。

 

此外还可以在冷却技术、数据中心选址和材料等方面降碳。数据中心的冷却是降低能源消耗和提升能源使用效率的关键，亚马逊云通过蒸发冷却技术，将室外的热空气冷却后再供给数据中心进行降温，降低了20%的能耗。阿里云在杭州的数据中心部署的浸没式液冷服务器集群，将阿里云数据中心的能耗降低了70%以上。

 

在乌兰察布等西部地区，阿里云等云厂商建设了数据中心，一方面是更利于使用当地绿电，另一方面能利用冷空气实现自然风冷。数据中心的机柜、服务器等在建造过程中会使用隐含碳排放的材料，亚马逊云采用了低碳的混凝土来减少间接地碳排。

 

工业信息化部主任单志广曾表示：“虽然数字化本身存在碳排放，但据相关机构测算，数字化的确能够通过赋能产业，在未来10年内减少20%的碳排放。所以，国家‘十四五’规划纲要中也对绿色化提出很多要求，包括提出构建绿色数据中心等。” 

 

在全球积极应对气候变化的目标下，绿色低碳成了数据中心重要发展方向，美国、欧盟、日本等数字经济发展基础较好的国家都在数据中心领域相继发布政策。国内也在加快对高性能数据中心建设的步伐。据工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》文件显示，计划到 2023 年底，全国数据中心机架规模年均增速达到20%左右，总算力超过200EFLOPS，高性能算力占比提升至 10%。 

 

对数据中心“绿色”与否的评价指标主要有三个：电能利用效率、可再生能源结构比例以及碳排放量。其中，电能利用效率是主要的政策抓手。2022年6月，工信部印发《工业能效提升行动计划》，指出到2025年，新建大型、超大型数据中心电能利用效率需要低于1.3。 

 

电能利用效率也被简称为PUE，是数据中心总能耗与IT设备能耗的比值，数值越接近1就代表着其用能效率越高。在各大云厂商的不断努力下，数据中心的PUE正在不断地下降。

 

2022年11月7日，在华为全联接大会上，华为云公布贵安数据中心的PUE已降至1.12。利用全浸没液冷集群技术的阿里云数据中心，更是将年均PUE降至1.09。百度阳泉数据计算中心模组的年均 PUE 也降低到了1.08。

 

可以说，云计算大厂数据中心的能耗优化速度是惊人的，在2005年，阿里云每10笔电商交易消耗的能源足以煮熟4颗鸡蛋，但到2021年就只能煮熟一颗溏心鹌鹑蛋了。中国信通院副院长王志勤表示：“新能源+储能、液冷、算力网络、智能运维等新兴技术研发及产业应用逐步深化，不断推动数据中心向‘高技术、高算力、高能效、高安全’的新型数据中心演进。” 

 

云大厂的对节能减排的探索还在继续，据了解，未来阿里巴巴将用“自然新风冷却”、“浸没式液冷”及“AI控温”等技术取代传统供电系统和空调制冷系统。未来3-5年，也将把数据中心做到风冷、液冷可以互换的状态，并最终逐步淘汰风冷技术，让更节能的液冷技术变成数据中心的默认配置。亚马逊云科技计划未来将通过数据中心的设计、可再生能源的使用、提升电力能源的使用效率，以及使用冷却技术、环保建筑材料等措施，构建一个可持续的云基础设施。