当前，数据中心在设计、建设、运营中的关注焦点都有什么？节能减碳必然名列前茅，并且在“双碳”目标逐步临近，数据中心碳排放总量继续增多的情况下，其紧迫度提升，力度不断增强。此背景下，零碳数据中心被广泛提及，如何实现也成为探索的重点。
当前数据中心零碳实现方案复制难度大
从实际来看，部分数据中心企业已提出了结合自身特点的零碳路径，一些数据中心项目也开启了有效实践。
如世纪互联，其在充分评估气候相关风险和机遇的基础上，制定了与自身战略与业务特点高度适配的“4C”碳中和路径，即从碳避免、碳减排、碳补偿、碳赋能四个维度出发，充分利用可再生能源转型、节能技术应用、碳汇、碳交易、产业链上下游赋能等途径，实现碳中和目标。
秦淮数据构建了数据中心从绿色选址、绿色建设到绿色运营全生命周期的“零碳”解决方案。2021年，秦淮数据升级碳中和目标，宣布向“2040年全球自有算力园区100%使用清洁能源”的目标迈进，标志着其位于马来西亚、印度、泰国等新兴市场的多个超大规模算力基础设施园区正式进入“零碳”进程。
三峡东岳庙数据中心则主要通过两方面实现绿色零碳，其供电全部来自三峡电站存量水电能源供应，通过使用清洁能源，不造成间接碳排放；同时，充分利用自然冷源，该数据中心位于长江畔，能够充分利用常年维持在12℃左右的江水，大幅降低能耗。
这些均表明，对于零碳，数据中心的探索已经进入实质性发展阶段，先行先试的数据中心也为实现零碳提供了借鉴与参考的对象。不过也应注意到，以上零碳路径，全部是充分结合了企业自身实践后提出的，具备独特性与条件性，尤其三峡东岳庙数据中心，其得天独厚的水电资源条件极难复制。想要实现零碳，当前数据中心要做的是了解并逐步应用门槛相对较低、适用性更强的技术与方案。
零碳数据中心广泛实现的必要支撑是什么？
谈及可契合绝大多数数据中心实现零碳的方法与方式，零碳数据中心的定义便显得至关重要，通过明确数据中心在零碳上的界定，可以了解达成零碳的条件，再结合具备普遍推广性的实践探索，便能较好地明晰当前较为有效的零碳实现方案。
根据中国通信工业协会数据中心委员会组织牵头、多家企事业单位共同起草的 《零碳数据中心建设标准》，零碳数据中心是指对其在生命周期内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过节能减排、清洁能源取代化石燃料、植树造林、二氧化碳捕集利用与封存、碳交易等方式进行正负抵消，实现总碳排放为零的数据中心。
对以碳交易方式进行碳排放抵消的，其比例宜限定在一个范围，并给出持续改进的、以技术手段实现零碳的优化计划。
《零碳数据中心建设标准》定义了零碳数据中心，并明确了全生命周期碳排放计算方法
从中可以看出，零碳是指总碳排为零，且降碳的对象涉及数据中心各个阶段。而 实现零碳，则需要有两个必要支撑，一是减碳，包括运用技术手段降低用能、提高能效、提高绿色能源使用等，涉及数据中心各个环节； 二是碳抵消，通过购买绿电、绿证等来进行碳排放的消纳。这两个条件相辅相成，缺一不可，并且，碳抵消应在一定范围内，零碳的实现需要以减碳为主。
操作性更强的减碳与碳抵消有效途径有哪些？
减碳与碳抵消，是实现零碳的两个必要条件，这也就为零碳的落地提供了相对清晰的路径。结合实际，数据中心在这两方面已多有突破，其中不少方法已经相对成熟，均具备较强的推广性与实用性，伴随相关解决方案应用程度的加深，节能降碳效果也将更加明显，能够有效推动数据中心达成零碳排放的目标。
具体来看，减碳方面：
01
绿色能源+储能
数据中心高碳排放来源于高耗电，统计显示，2021年我国数据中心用电2166亿度，占全国总电耗的2.6%，碳排放量达1.22亿吨，并且伴随数据中心产业规模的扩大，这一数值还将持续上升。这一情况下，即便PUE再低，节能技术再进行突破，碳排放总量也会极为巨大，因此，数据中心减碳必须以提升绿色能源使用比例为基础。
数据中心高碳排放来源于高耗电，统计显示，2021年我国数据中心用电2166亿度，占全国总电耗的2.6%，碳排放量达1.22亿吨，并且伴随数据中心产业规模的扩大，这一数值还将持续上升。这一情况下，即便PUE再低，节能技术再进行突破，碳排放总量也会极为巨大，因此，数据中心减碳必须以提升绿色能源使用比例为基础。
腾讯云仪征数据中心（图片来源仪征市人民政府网）
这也是近年来数据中心进行重点探索和实践的领域，已经取得了一系列的成果。以分布式光伏为例，其技术成熟，且能够充分利用数据中心建筑表面，成为数据中心利用绿色能源的重要手段。今年2月，腾讯云的仪征数据中心分布式光伏项目正式并网发电，每年发电量超过1200万千瓦时，可减少1万吨二氧化碳排放量；今年9月，中国电信安徽智算中心一期分布式光伏发电项目并网运行，一个月时间已发电3.36万千瓦时，减少二氧化碳排放量约17.4吨。
同时，风能、太阳能、水能等绿色能源受天气、地域限制，供电并不稳定，想要完全满足数据中心的要求，必须与完善的储能系统进行结合。目前，相关的研发正逐步增多，其中既有对储能重要组成部分锂电池的研究与应用，也有源网荷储这种将电源、电网、负荷与储能结合起来的解决方案的实践，均加快了数据中心在储能方面的进步与发展。
此外，对于能效高且更加稳定的氢能，数据中心也在逐步展开研发与尝试，如常温常压液体有机储氢技术（LOHC）的发展让氢能的存储得到有效解决，不过目前相关技术依旧处于早期的探索阶段，距离大规模的应用还有一段距离。
02
液冷与风冷融合、创新
数据中心中IT设备之外，制冷能耗最高，是节能减碳的重点对象。目前，已有多项先进技术被引入，多个创新性的解决方案被提出。其中，液冷的热度可谓最高。
与传统的风冷比较，液冷制冷效率高，且受环境因素影响小，能够满足数据中心高密度的演进趋势。从节能与契合数据中心发展角度来看，液冷前景均较好，相关技术的研发日益增多，且液冷产品也进入到商用阶段。
曙光浸没相变液冷系统（图片来源于中科曙光公众号）
2013年，曙光推出浸没相变液冷技术，PUE最低可降至1.04，相关技术已部署在全国多个城市；2016年9月投产的阿里云张北数据中心，部署了国内云计算数据中心规模最大的浸没式液冷集群，在节能减碳方面的成果显著。
不过，液冷也面临着成本高昂、标准匮乏等现实问题，这也是发展新技术时遭遇的一个主要困境。一个直观且根本的办法是增加技术研发，实现新的突破，并加快行业标准的制定，以提升市场效益，加快技术的推广、应用，但需要大量的成本，且时间跨度较长；另一个更具备现实性的解决方案则是推动技术及其解决方案的融合，将风冷与液冷进行结合，在现有条件下，实现PUE值的降低，达成降碳的目标。
值得注意的是，不论何种制冷方案，还需要结合具体环境，充分利用自然冷源，以达到更好的节能降碳效果。
03
预制化、模块化应用
数据中心需要进行大量的工程建设，建材的运输、建筑的施工等均会产生大量碳排放，需要进行碳减排，而逐步发展起来的预制化、模块化成为有效举措。通过在稳固性、可靠性、耐久性上的技术突破，预制化、模块化数据中心抗震、防风、耐高低温、耐腐蚀能力增强，可满足数据中心的建设需求，施工过程中，能够减少建筑废料，还可以缩短建设周期，有效实现节能降耗。
华为FusionDC1000A预制一体化数据中心（图片来源于华为企业业务官网）
以具体实例来看，华为预制模块化数据中心装配率高达97%，整个施工过程中也无“三废”产生，施工用水和建筑垃圾减少80%，可回收率超过80%, 施工碳排放减少90%；中国联通西北智云数据中心中已建成运营的6号楼项目是中国联通全国首个预制模块化数据中心，相较于传统混凝土，其减少了90%碳排放。
预制化、模块化还可以推动PUE的降低，华为预制模块化数据中心可将漏风率控制在3%以内,减少空调运行时间和能耗损失,有利于PUE的下降。
以此来看，在“东数西算”全面启动大背景下，凭借高安全、快交付等特点，预制化、模块化有望实现更大规模的应用。
碳抵消方面：
01
绿电交易
绿电交易、绿证交易与碳交易，是通过市场化手段推动数据中心实现碳减排的方式。在当前阶段，市场整体相对活跃且数据中心积极参与的是绿电交易。
绿电交易是指以绿色电力产品为标的物的电力中长期交易，用以满足电力用户购买、消费绿色电力需求，并提供相应的绿色电力消费认证。购买绿电是企业进行碳抵消，实现低碳发展的重要途径。
目前，数据中心在绿电交易上已经有了较为频繁的采购，去年全国首次绿色电力交易启动之际，秦淮数据集团共达成1亿千瓦时绿色电力交易，万国数据则与中广核新能源签署绿色电力合作框架协议，计划10年内合计采购绿电电量不低于20亿千瓦时。此外，阿里云在数据中心方面也进行了数量庞大的交易，自2018年至2021年9月，仅张北数据中心就累计交易约6亿千瓦时新能源电量，累计实现二氧化碳减排近52.3万吨。
未来，伴随我国绿电市场制度的完善，新型电力系统建设持续推进，数据中心绿电交易规模还将继续扩大。
02
余热回收
数据中心在运行过程中会产生大量余热，蕴藏着巨大的能量，进行有效回收后，可用于多个方面，如为居民生活区提供热能，与农业结合为养殖提供热量与二氧化碳等，具备极大的能源价值与经济价值，是降低碳排放的有效手段。欧洲数据中心碳中和协定中提出2030年碳中和的五大关键举措之一便是余热回收。
数据中心在余热回收方面也进行了多项实践，UCloud优刻得乌兰察布云计算中心项目每年可回收废热78000GJ，每年减少二氧化碳排放7380吨；腾讯天津数据中心，一期余热回收项目，每年可减少能耗标煤达525吨，相当于减少1310吨二氧化碳排放量。
不过，数据中心余热回收目前的供热对象相对单一，与相关产业的合作较少，规模有待扩大，相关技术有待优化，热值有待提高，数据中心在此方面的发展远未达到应有的程度。
综合来看，目前进行减碳与碳抵消目前已有多种方式，且相互可为补充，在多种解决方案的共同推动下，数据中心有望加快实现零碳的步伐。同时，伴随着技术的进步、市场完善等，相关方案在成本、可操作性上将取得进一步的优化，进行减碳与碳抵消的有效方式也有可能继续增加。目前，围绕此方面的相关讨论正逐步增多，如将于12月举行的第十七届中国IDC产业年度大典（IDCC2022） “零碳数据中心论坛” ，通过对实现零碳的途径、问题与解决方案的深入探讨，将推动数据中心从低碳到零碳发展进程的缩短。
除此之外，就行业而言，还需要相关建设、回收标准及规范的编写、发布，通过统一的行业规范来加快更大范围内的节能减碳，减少资源浪费，以目前来看，更多标准正加快制定，如零碳数据中心等级评价方法已初步确立，相应标准有望于近期发布；同时，政策方面的引导正进一步增强，“东数西算”的启动将调整数据中心布局、优化能源结构、促进数据中心绿色化。而伴随更良好的市场规范的确立，更严格的节能要求的划定，数据中心将加快实现自身的可持续发展。
| 文章来源：中国IDC圈
• END •
【专栏】精品在读（点击进入）
原创 | 风口已至 “储能+IDC”新模式 路在何方？
“ 豆瓣8.9分神剧《万神殿》反派总部为什么选在挪威？
“600个”数据中心项目，空调系统企业中谁能分得“一杯羹”？
【专栏】东数西算（点击进入）
哪些行业需要东数西算？
国家算力网络（贵阳）枢纽“超互联”新市政创新首发
项目用地、水、电、金融全保障！庆阳出台节点与集群建设保障方案
重要通知
快人一步，领先一路
新建项目、重大投资、产业政策……
“东数西算”资讯早知道
关注 “东数西算视点”
