未来，低碳化、智能化会继续推动数据中心进一步蓬勃发展，数据中心的技术内涵将变得更加丰富，算力水平也将逐步提高，从而全面赋能各行各业的数字化发展。数据中心作为未来经济发展的战略资源和数据基础设施，在爆发式增长的同时，高能耗问题也日益凸显。在“双碳”目标下，数据中心该如何做到绿色低碳？有哪些技术创新路径可以走？未来数据中心领域应该怎么实现可持续发展？在由华为数字能源技术有限公司（以下简称“华为数字能源”）打造的大型访谈节目《方博碳讨室》第九期中，节目发起人兼主持人——华为数字能源副总裁、首席营销官方良周（人称“方博”），带着这些问题来到银联商务云计算数据中心一探究竟！
「双碳」目标下，数据中心如何实现绿色发展？
近年来，数字经济蓬勃发展，算力成为社会重要生产力之一，而数据中心则成为数字化转型发展的基础设施，在规模和数量上都呈持续增长态势。据工信部数据显示，截至2022年6月底，我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架，服务器规模近2000万台。建设速度加快，数据中心的业务收入也随之高速增长。据《数据中心白皮书（2022）》统计，2021年我国数据中心行业市场收入达到1500亿元左右，近三年年均复合增长率达到30.69%，预计2022年将超过1900亿元。但高增长也意味着高能耗。有数据显示，2021年全国数据中心总耗电量达2166亿度，并以每年超过10%的速度快速增长。同时，碳排放量达1.35亿吨，占全国二氧化碳排放量的1.14%左右。在“双碳”目标下，优化和提高数据中心能源使用效率正成当务之急。
2021年10月底，国家发改委等五部门发布的《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》（下称《若干意见》）中，首次在国家层面将数据中心与传统八大“两高”行业并列纳入重点推进节能降碳领域。绿色数据中心的评价标准逐渐形成以PUE值为主，碳利用效率（CUE）、水分利用率（WUE）等多项指标为辅的体系。
随后在12月，《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》又进一步明确，到2025年，国家枢纽节点的PUE要进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上。
所谓的“PUE”指的是电利用率，即数据中心总能电量与IT设备耗电量的比值，是衡量数据中心总体能耗水平的指标。当PUE值越接近1，则表示数据中心其非IT功耗越低，能源利用率越高。
图源：中国电信智慧学习平台
但要注意的是，在数据中心内部，除了有计算机等IT设备外，还有制冷、照明等设备，这些设备都需要消耗电能。有数据分析，我国数据中心约有45%的能耗用于IT设备，43%用于散热冷却设备。
因此，需要进一步拆分PUE的公式来找到提高能源利用率的入手点。
图源：中国电信智慧学习平台从图中的公式不难看出，空调制冷设备能耗、供电设备能耗以及其他能耗，是降低PUE的重要抓手。只不过，尽管有政策的导向和加持，并且也通过理论计算上找到了提高数据中心能源利用率的关键，但在具体落地实践的时候，想要降低PUE却仍是挑战重重。PUE降到1.21，在上海完成不可能的任务
在如今降碳趋势十分明显的情况下，PUE却受制于成本、技术、方案等因素，迟迟难降。首先，数据中心改造存在投资与收益的问题，如果降低PUE的投资回报收益太差，同时又没有政策的强制要求，那数据中心运营者就缺乏动力来做降低PUE的改造。并且，在当下数据中心存量与上架率皆高的情况下，要降低PUE就需要对老旧技术及设备做替换，这就意味着需要断电改造。而很多存量数据中心，尤其是金融等关键行业数据中心承载着关键的业务，不具备断电改造条件。因此，在选择节能降碳的方案时，数据中心受到一定制约。其次，由于数据中心目前缺乏一套针对IT设备实时能耗的监控手段，也没有IT设备的能耗监控数据，无法对数据中心的高能耗采取合理有效的解决措施，尤其是在不对服务质量和应用性能产生负面影响的情况下来降低能耗。此外，技术问题也是数据中心难以推进改造进程的另一重要原因。有业内人士透露，目前部分IDC企业对液冷、新能源供电等技术仍然存在顾虑，出于对风险的考虑，不会轻易对机房进行改造。基于以上原因，数据中心的低碳发展之路步履放慢，新建大型与超大型数据中心PUE值虽均实现下降，但2021年全国数据中心平均PUE值仍居于1.49高位。而针对数据中心的降PUE瓶颈期，《方博碳讨室》第九期中探访的银联商务云计算数据中心（以下简称“银联商务”），则展示了一种绿色低碳发展的新思路。早在2010年时，银联商务就开始筹备建设当时华中区域最大的第三方武汉数据中心，机柜规模约2000台。全面建成投产后机房每年电力成本约3000余万元，电费占机房总支出的60%。后经过各种节能举措的实施，武汉数据中心每年可以节省约8%电费支出。正是有过这段建设运营经验，上海数据中心在规划阶段就把控制PUE作为重要目标。据了解，在上海数据中心项目上，银联商务与华为数字能源携手，落地应用了自然冷却、清洁发电、AI节能等多项技术，最终实现了综合PUE1.21的创举。自然冷却技术的核心是氟泵空调。要知道，传统的空调制冷靠压缩机压缩冷媒，由于要克服巨大的压力做功，所以压缩机的耗电量是整个制冷系统中最大的，要占到整体功耗的70%以上。而华为数字能源的氟泵空调在5℃以下时，氟泵启动利用自然冷源制冷，就无需压缩机介入，温控系统耗电量减少50%。而清洁发电的关键是华为智能光伏解决方案。工信部曾明确表示，鼓励企业探索建设分布式光伏发电、燃气分布式供能等配套系统，引导新型数据中心向新能源发电侧建设，推动新型数据中心高效利用清洁能源和可再生能源、优化用能结构。借助于华为智能光伏解决方案，银联商务数据中心在园区屋顶部署分布式光伏发电站，自发自用，最大化发挥土地价值，减少碳排放量。此外，银联商务还联合华为数字能源推出了AI数据智能控制系统，对数据中心海量历史运行数据进行分析，探索制冷系统中供回水温度、水流量、压差等关键性参数与机房温度、整体能耗等关联程度，建立动态PUE模型，从而实现对制冷系统进行智能精准控制。值得一提的是，在银联商务上海数据中心的项目中，除了有华为数字能源等技术服务商的加持，上海市政府在政策端循序渐进的明确要求，对老旧和新建数据中心的要求做了不同的区分，在很大程度上也提供了方向与指导。而银联商务作为业主，也同样敢为人先，为整个金融行业的低碳化发展做出表率。可以说，银联商务上海数据中心能在不影响正常运行的情况下，实现PUE降至1.21的创举，离不开政策端、业主端、技术服务商三方的通力合作。而数据中心行业在绿色低碳趋势之下，大量产业机遇不仅出现在先进绿色技术产品研发应用、新旧数据中心建设和改造，也覆盖了新能源发电储能、智能化运维等诸多方面。
做好可持续发展，才能可持续受益
当前，我国正处于各行业数字化转型的加速期，以数据中心为代表的数字基础设施应用场景仍将进一步扩大，整个产业也将迎来更大的发展机遇。而数据中心要想实现真正意义上的可持续发展，则需要关注以下几个发展趋势：节能减排仍是长期主旋律：各行业的发展都离不开政策的引导，数据中心亦是如此。近几年来，国家层面出台的各类与数据中心相关的政策，无不在引导数据中心有序推进碳中和进程。当下距离2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标尚有距离，在未来很长一段时间内，节能减排仍会是数据中心这个“排碳大户”的发展主旋律。更注重前期的可持续设计：根据联合国可持续发展目标 (UNSDG) 概述的未来建设指南，新数据中心的建设者必须负责直接和间接提取自然资源，并旨在使用100%碳能源为设施供电免费资源。这就要求数据中心在设计初期就采取节能减排、绿色用能的设备与模式，从一次性设计转变为回收、再利用和再制造模型，从而更好地管理废物流并优化资产和资源生命周期。更高效利用清洁能源：规模使用光电、风电、水电等绿色电力，可有效降低数据中心的碳排放量。以华为帮助昆明市行政中心打造的分布式光伏示范项目为例，整个项目按照“自发自用、余电上网”模式开展建设，在满足机关用电的同时，剩余电量还能上网售电，每年相当于节约标媒644吨，减少二氧化碳排放量1561吨。更深度融合人工智能：数据中心能否与人工智能深度融合，不仅对数据中心节能减排起到决定性作用，对于数据中心本身的演进也具有关键性意义。例如在银联商务项目中，AI数据智能控制系统不仅能对制冷系统实现智能精准控制，还可以在一分钟内从140万种组合中找出最佳制冷策略，实现从“制冷”向“智冷”转变，有效降低PUE 8%-15%。对于大多数的数据中心而言，PUE低于1.25是挑战，但更多是机遇。眼下，通过各种技术方案实现PUE降低，只是数据中心可持续发展的的第一步。未来，低碳化、智能化会继续推动数据中心进一步蓬勃发展，数据中心的技术内涵将变得更加丰富，算力水平也将逐步提高，从而全面赋能各行各业的数字化发展。