在數字經濟時代，隨著大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新一代數字技術應用的廣泛普及，數據中心的地位正在從信息基礎設施的邊緣邁向核心，并成為承載和驅動千行百業數字化轉型的重要基座。

　　一、背景介紹

　　國家“十四五”規劃和2035目標綱要中，對我國加快發展數字化，建設數字中國的內容占了一篇（四章）的篇幅，作為國家“新基建”戰略的七大領域之一的數據中心領域，正是推進我國數字經濟發展中不可或缺的關鍵基礎設施，是推動我國經濟轉型的重要抓手，也是構建智慧城市核心競爭力的重要載體。

　　2021年10月國務院印發了《2030年前碳達峰行動方案》。碳達峰是指我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步降低。碳中和則是通過節能減排、能源替代、產業調整等，讓排出的二氧化碳被回收，最終實現“零排放”的目的。據統計，2021年中國數據中心總用電量為2166億千瓦時，到2025年中國數據中心總用電量預計將增長至近4000億千瓦時。數據中心總用電量占全國用電量比重將從2021年的2.7%增長至2025年的5.8%。

　　可以看出數據中心作為全社會“能耗大戶”，對實現碳達峰碳中和起著重要影響。數據中心能耗主要由兩部分構成，分別是IT設備和基礎設施，IT設備主要由服務器、存儲和網絡設備構成，為企業和用戶提供服務，是數據中心核心設備。基礎設施主要由供配電、UPS電源、高壓直流、空調、照明、辦公、消防等各系統構成，是確保IT設備穩定運行的基礎保障設施。近年來，數據中心行業快速發展，能源消耗加速增長，面對國家“雙碳”戰略，數據中心進行綠色發展，逐步降低碳排放，實現碳中和是行業可持續發展必然選擇。

　　二、數據中心綠色節能解決方案

　　近兩年國家和地方持續出臺一系列政策，對數據中心PUE值（PowerUsageEffectiveness，PUE=數據中心總能耗/IT設備能耗）提出了明確指標。《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》中提出新建大型、超大型數據中心PUE值降到1.3以下，國家樞紐節點降到1.25以下。北上廣深為首的核心一線城市也紛紛推出節能減排政策，針對數據中心的PUE值提出了要求。

要實現數據中心的綠色節能發展，必須多管齊下，首先，需要提升能效指標，最大限度降低空調、供電等配套設備設施能耗，同時優化IT設備能效；其次，應充分發掘利用清潔能源，包括靈活調峰、新型儲能等在內一系列機制，數據中心將從單純用能系統逐漸演變為綜合能源系統，自建自用綠色能源；在必要時，通過綠電交易、碳交易等手段，實現數據中心碳抵消，確保數據中心實現溫室氣體“零排放”。

　　1、高效能制冷

　　空調系統的能耗占數據中心整體能耗的很大一部分，是降低數據中心PUE值的關鍵環節，可采用如下節能降碳措施。

　　（1）根據當地氣候條件，充分利用自然冷源。經調查研究分析，水冷型數據中心在對自然冷源的利用上明顯高于風冷型數據中心，值得注意的是，水冷系統構成、建設實施和運行維護較為復雜，適用于大型數據中心；

　　（2）制冷末端逐漸向熱源靠近。采用高溫服務器結合浸沒式液冷可進一步降低PUE，但是這種方式需要改變IT機架的整體結構，適合超高功率機架采用，目前需求量較低。

　　2、高效能供電

　　隨著供電設備的技術發展與更新換代，提高效率、降低能耗成為關注重點，可采用如下節能降碳措施。

　　（1）提升設備效率。選用效率高且覆蓋負載范圍寬的金武士UPS電源設備或高壓直流設備等；

　　（2）改變運行方式。將UPS電源系統從雙變換模式調整為ECO節能模式或動態在線等高效運行模式，使IT設備在大部分時間內工作在市電直供狀態；

　　（3）優化供電架構。將傳統的獨立變配電系統、獨立UPS電源系統合并成一套一體化供電系統，減少配電開關級數，縮短供電距離，降低供配電損耗；

　　（4）采用鋰電池或新型儲能備電。傳統數據中心的備電方案采用鉛酸電池，體積大、重量大、壽命短，3～5年就需要更換。鋰電池的能量密度和大電流放電能力遠高于鉛酸電池，安裝面積是鉛酸電池的1/3，循環壽命是鉛酸電池的10倍。

　　3、數字化智能運維

　　基于數據中心能耗現狀及管理中存在的問題，依靠數字化手段引入智能化技術，結合大數據分析與人工智能算法，將從智能運維管理平臺優化和能源的智能管理調度方面進行智能運維，部署大量傳感器收集各種設備、環境參數，應用AI和大數據技術，實現供電、供冷設備隨業務負載動態調度，達到最優工作狀態，提升數據中心的資源利用率和整體能效。

　　4、優化IT設備能效

　　在IT設備中，服務器能耗占比最高，服務器的節能策略一般分為以下兩類。

　　?（1）基于硬件性能的能效優化。會在一定程度上降低系統的實時性。

　　（2）基于負載調度的能效優化。均衡各主機負載，防止部分主機由于負載率高而影響業務處理質量并產生局部熱點；集中低負載主機上的虛擬機，將部分主機關閉或休眠從而降低能耗。

　　目前數據中心行業采取的方式主要從IT設備軟硬件層面來降低功耗。IT基礎架構方面，從應用優化、架構規劃/優化、產品選型進行整體優化，平衡降耗與提效，例如用AI技術來進行數據的分時調度，實現智能預測，對服務器設備進行合理的擴容和縮容，優化計算資源的分配，提升服務器的利用率。

　　5、打造綠色園區

　　數據中心的建筑和園區也要實施綠色節能的設計和措施，如機房余熱回收為辦公和生活用房供暖，采用太陽能照明和太陽能熱水器，雨水回收和再生水項目，建筑綠化等。通過協同互動、智能低碳方式，充分提高能源綜合利用效率。物理構成包括供配電系統、冷熱電三聯供系統、光伏系統、風機系統、儲能系統、充電系統、智慧管控系統等。多能互補面向終端用戶冷、熱、電等多種用能需求，有利于實現園區的多能協同供應和能源綜合梯級利用。

　　三、數據中心綠色節能未來展望

　　碳中和數據中心是建立在集成應用各種創新低碳技術和創新商業模式基礎上的。

　　（1）從“用能側”入手，最大限度地使用各類冷量資源、節能設備，最大限度提升能源利用效率，有效利用余熱。

　　（2）從選址布局入手，優化數據中心選址布局，統籌圍繞國家重大區域發展戰略，根據能源結構、產業布局、市場發展、氣候環境等，適時在自然冷源豐富、電力資源充足的地區合理布局，從源頭上解決綠電引入難題。

　　（3）從“供能側”入手，充分挖掘自身資源，自建或合建分布式清潔可再生發電系統，利用電力交易市場購入綠電，組合使用電化學儲能、制氫儲能等手段來實現“零碳排”。

　　在數字經濟時代，隨著大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新一代數字技術應用的廣泛普及，數據中心的地位正在從信息基礎設施的邊緣邁向核心，并成為承載和驅動千行百業數字化轉型的重要底座。我們必須結合國家“雙碳”戰略，穩步提高能效水平，逐步降低PUE值，合理利用能源，逐步提高可再生能源的利用率，把握行業發展趨勢，共同推動數據中心的綠色、低碳、高質量可持續發展。