加快數據中心綠色化轉型的思考和建議

一、引言

在數字產業迅猛擴張的背景下，作為信息交換關鍵節點的數據中心，其能源消耗和環境排放的挑戰逐漸成為焦點。在應對全球氣候變遷與實現碳中和目標的雙重挑戰中，推進數據中心的綠色、低碳轉型，既符合業界發展的必然趨勢，也彰顯出承擔社會責任的堅定決心。優化數據中心能源使用效率，合理調配資源，并增加對清潔能源的使用，將有助于數據中心的環保轉型進程，此舉不但能減少能源總消耗，同時也能顯著降低碳的排放量，從而加快社會經濟向綠色發展的轉型步伐。數據中心尋求綠色轉型不僅觸及技術層面和經濟效益，更關乎對未來成長路徑的深入反思。

二、數據中心當前的能耗與碳排放狀況

（一）數據中心能耗的全國占比與增長趨勢

信息技術領域的核心建筑一一數據中心，其能源消耗狀況引起眾人的留意。依據《中國數字化綠色化協同轉型發展進程報告（2023）》，2022年我國數據中心總共耗電766億千瓦時，占全國總用電量的 0 . 9 % 。盡管數據中心在能耗上的增長速度相較于高能耗行業如鋼鐵、煤炭來說較慢，但依舊保持著持續上升的態勢。面對社會對數據處理與儲存需求的不斷攀升，預計在未來五年的“十四五”規劃期內，數據中心的能源消耗將持續攀升。這對綠色低碳的轉型提出了更為嚴峻的挑戰。

（二）與其他行業的能耗和碳排放對比

盡管數據中心的能源消耗總量不及一些傳統的高耗能領域，但每處理一單位數據所消耗的能源卻相對較多。

數據中心在環境影響力上的大部分貢獻，源自其龐大的能源消耗。這與耗電量巨大的電力和建筑業有著類似之處。在數據中心領域，節能減排的空間巨大。通過部署尖端冷卻系統、精煉數據管控、提升服務器使用效率等策略，能有效減少每單位數據的能源消耗和環境污染。

（三）區域間能耗的不均衡分布

在我國，數據中心的能源消耗呈現出明顯的地域不均衡，其中，以京津冀、長三角和大灣區為代表的東部地區數據中心能源消耗水平明顯高于中西部地區。東部地區集中大量的數據中心，這些中心的設備更新換代迅速，它們承擔大量的數據處理工作。盡管中西部地帶的數據中心不斷增多，但其在總能耗中所占的比例依舊偏低1。這種區域差異進一步放大能源消耗的差距，同時也對能源利用效率的全面提升造成影響。遵循“東數西算”的宏觀戰略布局，將數據中心的相關業務及其相應的能源消耗轉移到資源較為充沛的中西部地區，成為實現區域能源消耗均衡、重塑國家能源架構的關鍵舉措。

三、面臨的主要問題與挑戰

（一）地方政府與企業對數據中心能效重要性的認識不足

在數據中心向綠色環保轉型這條道路上，一個突出的難題在于，無論是地方政府還是企業，都普遍缺乏對數據中心能效重要性的深刻理解。諸多地方政府依然把數據中心看作傳統的耗能巨頭，未能充分理解其在數字經濟領域的關鍵角色，因此，其在制定政策時常常推出限制性規定，比如設定嚴苛的能耗和電力消耗上限。這種限制手段遏制了數據中心的規模擴大和技術迭代，對其運用尖端技術提高能源效率形成阻礙。眾多公司在搭建自家數據中心的過程中，往往因忽略能源效率管理而使用效能較低的設施與方法，導致能源利用效率不理想，從而在無形中提高了運作開銷。

（二）現有能效提升措施的局限性

盡管數據中心通過升級冷卻技術、調整服務器設置等手段，實現了能效優化的突破，但成效并未達到預期。當前，數據中心在提高能源效率的過程中面臨的主要難題，在于缺少一套統一的、行業內認可的高能源效率評估標準，以及配套的激勵措施。大部分數據中心在追求基礎設施能效最大化時，鮮少關注IT設備如服務器和存儲設備等自身的能效提升問題。盡管數據中心硬件的節能表現有所增進，但整體IT領域的能源效率仍未實現質的飛躍。

（三）可再生能源應用的低水平和相關政策障礙

數據中心在應用綠色能源的過程中遭遇諸多嚴峻考驗。時下，有若干走在前列的數據處理中樞企業嘗試采用太陽能、風能等綠色能源，然而這股潮流尚未形成氣候，原因在于這些綠色能源的布局與數據中心的布局不太協調，以及支持性政策還不夠完善[2。在我國，IT基礎設施大多分布在東部和南部，但風能和太陽能等綠色能源項目卻主要建立在西部和北部。這樣的地理布局使得能源在流轉過程中損耗嚴重，并提高了整體的能源使用成本。盡管我國大力推動綠色電力走向市場化，但各地政策支持力度不一，市場進入門檻偏高，加之綠色電力價格體系尚未形成完整閉環，導致數據中心使用綠色電力的熱情不足，從而限制了綠色能源在數據中心領域的普及應用。

四、提升數據中心能效的關鍵措施

（一）優化數據中心的PUE指標

在數據中心的能效管理中，PUE（功率使用效率）是衡量數據中心能效的重要指標，其計算公式為：PUE ? 總設施能耗/IT設備能耗。在理想狀況下，PUE數值越貼近1，代表數據中心的能源效率越優異。目前，各行業平均的能量利用效率（PUE）大約為1.5至1.8。這說明在計算過程中，大量的能源被用于非計算相關的環節，如冷卻設備和照明系統等。為減少數據中心的能效比例（PUE），可以運用更先進的冷卻技術、優化電力設施的布局，以及使用效能更高的電力轉換裝置。

（二）提升IT設備和網絡設備的能效標準

在數據中心領域，信息科技裝備如服務器、存儲系統和網絡硬件的能源效率，對總體能源消耗起著決定性作用。提升設備能源效率的標尺，是削減數據中心能源消耗的樞紐。以能效比率（EER）或每瓦性能（PerformanceperWatt）為標準，對設備的性能進行衡量，從而激勵生產商提升其產品的能效標準。推廣應用最新一代高效能處理器和內存技術，在保持能耗不變的前提下，這些技術能帶來更快的處理速度和更大的存儲空間。政府機構和相關業界團體應當出臺嚴格的能源效率規范，并監管與促進其在數據中心領域的普遍施行[3]。

（三）建立完善的能效監管和評估機制

為了提高數據中心的能源效率，必須構建一個全面細致的能源效率監管與評價體系。涵蓋定期的能源效率審核、即時能源消耗監控機制，以及旨在促進能源效率提升的獎勵措施。借助尖端的數據解析和AI技術，數據中心得以實時跟蹤能源消耗狀況，并依數據反饋自動優化能源策略，如實時調整服務器工作量分配、提升數據存儲效率等。打造與能效掛鉤的獎勵與懲處體系，如實行能效補貼、開展碳信用交易等手段，以激勵數據中心的管理者主動采取行動提升能源效率。

五、加速可再生能源在數據中心的應用

（一）數據中心與可再生能源產地的協同布局

推動數據中心的布局與可再生能源產地相協調，是實現綠色轉型的有效途徑。考慮到地理和氣候的適宜性，數據處理中心應當首選那些風力和太陽能供給充足的地區。我國境內的西北與西南部分區域，諸如青海與新疆等地區，其自然資源恰好適宜大規模安裝太陽能與風力發電設備。此舉不僅能夠減少能源在輸送過程中的損耗，還能提升能源利用的效率。政府出臺種種措施，如減免稅收、提供土地使用權等，以此激勵數據中心公司和當地可再生能源項目達成合作。

（二）支持數據中心建設分布式能源發電和儲能設施

數據中心應當自主投人資源，建立本地的分散式能源發電與儲存系統，以此降低對電網的依賴，增強能源供應的穩定性。借助太陽能光伏板和風力發電機等設備，數據中心不僅能自行滿足部分乃至全部的電力需求，還能利用儲能系統管理能源的分配，保障在能源消耗高峰期實現供電的穩定性4。利用這種自我補給的能源方式，不僅可在電價高昂時將電力賣給電網，從而獲取最大的經濟收益，還可實現能源利用的最大化。

（三）提升數據中心可再生能源的利用率

數據中心提高對可再生能源的運用效率，亟須政策的力量和技術革新的共同助力。借助尖端能源管理系統，數據中心得以優化整合綠色與常規能源，提高能源使用效率。在政策制定方面，除直接的財政資助和稅收優惠政策外，還應當構建一個更具彈性的綠色電力交易與認證機制，以便數據中心能在更廣闊的市場范圍內進行綠色電力的購買與銷售。促進綠色證書和碳信用交易市場的成長，讓數據中心能夠借助市場手段降低其碳排放，同時鼓勵更廣大的可再生能源項目的開展與應用。

由表1的數據可知，在政策扶持力度加大與市場運營機制日趨成熟的背景下，數據中心的綠色能源使用比例顯著增加。這不僅凸顯政策和市場在促進新能源利用方面的顯著作用，同時也揭示了數據中心領域在推進綠色環保變革上的亮眼成績。

六、綠色數據中心的社會經濟影響與前景展望

（一）促進能源使用的高效化

綠色數據中心通過提升能源效率，能夠顯著降低對電與冷卻設施的依賴。推動能源管理的高效率，涉及的關鍵技術要素包括頂尖能源管理系統（EMS）、先進散熱方案和最大化能源的循環使用策略。以PUE值為基準，評估數據中心的能源效率表現PUE的優化計算公式為：PUE=總設施能耗/IT設備能耗。綠色數據中心致力于通過技術創新和設備提升，使PUE值接近1，這代表其能源效率逼近極限。

（二）碳排放顯著減少

隨著綠色能源的普及和能源效率技術的進步，致力于環保的數據中心將顯著減少碳足跡。數據中心的能源結構由原本依賴化石燃料轉變為使用清潔能源，這樣一來，將直接減少對化石燃料的依賴，進而間接減少環境中的碳排放量。假設數據中心所依賴的電源從完全依賴煤炭發電轉變為煤炭與風能各占一半的混合供電模式，其碳排放減少量可以通過以下公式計算： 。其中 和 分別代表煤電和風電的碳排放因子，E代表電力消耗量。這種轉換能夠有效推動低碳經濟的發展。

（三）對未來數字經濟的支持作用

作為數字經濟基石的綠色數據中心，其持續運作能力關乎數字經濟的良性成長。隨著云計算、大數據、人工智能等前沿技術的普及應用，數據中心的地位和作用越來越重要。綠色數據中心的運作，不僅能為業界提供關鍵的技術援助，更將憑借其節能減排和高效運作的特點，有力地推動數字產業綠色發展的潮流。

七、結束語

在我國致力于實現碳排放平衡的進程中，數據中心實現綠色轉型已刻不容緩。通過優化資源配置、提高能源使用效率，以及深化對清潔能源的利用，數據處理中心能顯著減少自身的碳排放。這不僅會助力社會走向生態文明，也能促進綠色低碳發展成為全社會的一致追求。達成此愿景，需仰賴政府、產業界以及社會大眾的攜手合作，通過制定恰當的政策、完善技術規范，以及提高公眾的認識，共同塑造一個可持續且數字化的未來。

作者單位：孫翠鋒阮前范麗麗 中國移動通信集團信息技術中心

參考文獻

[1]劉珊，馬莉莉.綠色金融對制造業企業綠色化轉型的影響[J].資源科學，2023，45（10）：1992-2008.

[2]宿繼兮，杜群.數字化綠色化協同轉型的法治保障路徑[J].環境保護，2023，51（Z3）：28-31.

[3]陳靖斌.數字化賦能綠色轉型深圳數字產業迎來發展新機遇[N].中國經營報，2022-12-12（B10）.

[4]李炯桑，林國新.中小銀行建設風冷型綠色數據中心的探索與實踐[J].金融科技時代，2024，32（05）：76-82.