“双碳”背景下安徽数据中心绿色高质量发展的思考

华兴顺　华骁飞

【摘  要】论文分析了安徽省数据中心建设历史、现状及其“十四五”时期的发展任务和面临的能耗压力，提出了安徽数据中心必须从科学规划合理布局、政策引导绿色建设、技术创新供用协同、强化管理多重保障等方面下功夫，从而实现绿色高质量发展的对策措施。

【关键词】数据中心;绿色建设;“双碳”;“东数西算”;安徽

【中图分类号】F127【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2022）05-0105-03

1 引言

数据中心作为拉动数字经济高速发展的“助推器”和激发数据要素新活力的“賦能器”，对于新发展阶段推动高质量发展、形成国内国际双循环发展的新发展战略格局有着极其重要的意义。随着我国新一代的信息和通讯领域科技水平的快速发展，我国的数据中心、5G、云计算等数字基础建设实现了高速增长。由于线上一切活动都依赖于网络及计算机的运算能力、存储能力和传输能力等，为此全球建设了大量的数据中心、计算中心，因而带来了能源、资源大量消耗的一系列环境问题。据相关统计，全球数据中心耗电总量约占总耗电量的8%。据测算，2020年我国数据中心的耗电总量大约为760亿千瓦时，约占我国全社会耗电量的1%，折算为二氧化碳排放量接近4 000万吨[1]。

2020年9月22日，中国在第75届联合国大会上在环境保护方面向全世界作出郑重承诺：将提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。这种承诺体现了中国的大国担当，不仅是为全球环境治理作出牺牲和贡献，同时也要求中国的发展必须坚决贯彻新发展理念，在节能减排降耗增效等方面精打细算、认真谋划。在此背景下，2021年10月，国家发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。2021年底，发改委等部门联合印发了《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》，明确提出了要优化数据中心基础设施建设布局，推动数据中心绿色可持续发展。2022年2月，国家“东数西算”工程全面启动，将在中西部建设包括数据中心在内的一体化的新型算力网络体系，旨在利用西部能源资源，降低数据中心能耗，将经济密度高的东部地区形成的海量数据引导至西部地区进行处理计算，从而实现东中西部协同联动，促进效率进一步提升。

2 安徽数据中心建设现状及其“十四五”时期面临的能耗压力

2.1 安徽数据中心建设的历史与现状

近年来，安徽省高度重视创新发展和数字经济，通过政府、企业和社会的多方努力，已初步形成了以合肥、芜湖两地为核心，以宿州、淮南、六安、马鞍山、池州等市为重点，多地多园区共同发展的数据中心产业布局。国家提出建设绿色数据中心以来，安徽绿色数据中心建设也卓有成效，邮储银行合肥数据中心、省联社滨湖数据中心、中国银行合肥云计算基地被国家认定为绿色数据中心。安徽数据中心建设起步较低，最初是二十世纪八九十年代，主要是一些零散的运营商和金融机构自建自用的小型或微型数据中心，基本功能是服务于企业。2010年前后，安徽的区位优势逐步显现，数据中心建设开始加速发展，主要的动力源泉有两个方面：一是电信运营商和金融等机构由于市场需求迅速扩大，纷纷重建或升级改造自用数据中心，建设规模由小型向中型甚至向国家级的大型数据中心不断推进，一些行业的研发部门和数据中心落户于安徽;二是数字技术不断突破和电子政务的兴起，网络中心、政务云、大数据互通、一网通办等具有公共服务功能的数据中心开始快速增长，数字政务在全省普遍推开。目前安徽省已初步建成了江淮大数据“中心总平台-各市子平台-行业部门分平台”的“1+16+N”框架体系，服务全省甚至跨省连通全国。据不完全统计，至2020年底，全省已建成14个300机柜以上的互联网数据中心，投产机架接近3万架[2]。

2.2 “十四五”时期安徽数据中心建设的主要任务

根据《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》和“东数西算”战略的要求，国家规划在全国建设8个大型算力枢纽节点和布局10个数据中心集群，其中芜湖数据中心集群为长三角枢纽节点的两大集群之一。根据统筹规划和安徽经济社会发展的需要，“十四五”期间，安徽省规划建设两大数据中心集群、培育2 000家以上大数据企业：一是落实国家战略建设芜湖国家数据中心集群，起步区为芜湖市鸠江区、弋江区、无为市，面向整个长三角区域;二是合肥区域数据中心集群，以淮南、宿州为两翼，覆盖全省面向全国。将加快推进国家健康医疗大数据（中部）中心、长三角（合肥）数字科技中心、合肥华云信创云数据中心等一大批重点项目建设。2020年中国电信（安徽）大数据产业园已落户合肥，规划了6栋数据中心，拟建设16 000个中高密度机架，一期工程已经建成，中国电信安徽智算中心已于7月2日正式启用。

2.3 “双碳”背景下数据中心建设的节能降耗压力

从能源消费的角度来看，数据中心应该属于高耗能产业，尤其是我国已经建成运行的数据中心普遍存在着能耗高的特征。相关数据显示，我国数据中心的年耗电量增长很快，2021年全国数据中心耗电量占全社会用电量的比例已增长到2%。就拿中国电信来说，2021年数据中心耗电达到56亿度，占中国电信总耗电量的20%左右[3]。在消耗大量能源的同时，数据中心还带来大量的温室气体排放，消耗大量的水资源，设备报废后对环境的影响也不容小觑。随着“双碳”战略的提出，数据中心作为能耗大户，推进绿色节能建设和脱碳转型的压力可想而知。目前，国内外都在重视和倡导绿色数据中心建设，努力争取能源利用的效率最大化和环境破坏的影响最小化。为此，国家相关部门和地方政府出台了一系列政策措施，着力夯实数字经济发展的绿色“底座”。2021年7月，工信部为落实绿色数据中心建设，制定了三年行动计划（2021-2023年），提出了“能效水平稳步提升，PUE逐步降低，可再生能源利用率逐步提高”的目标。到2023年底，要求新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.3以下，在寒冷地区争取降低到1.25以下。根据PUE的定义，数据中心总能耗除以IT设备的能耗比，在现有的科技水平下，PUE达到1.2～1.3是十分不易的。

2.4 安徽数据中心建设存在的主要问题及原因

从安徽现有存量的数据中心来看，由于过去数据中心建设以企业自建为主，行业无标准、无规范，难以考虑到绿色发展的要求。在基础设施建设缺乏有效的分析管理手段和外部监督约束时，数据中心建设必然会形成产生能耗高、能效低的情况。从早期建设的数据中心来看，绝大多数PUE高于1.55，部分“小散老旧”的数据中心PUE更是高达2.0左右。从安徽新建数据中心来看，在规划布局、设计建筑、行业带动等方面，存在着技术瓶颈和面临一些突出的问题。主要的深层次原因是：思想解放不够，作风不实，管理体制僵化，评价体系不健全，资金投入不足。这就要求安徽省及其相关企业在数据中心建设中必须坚持创新发展，走“高效、低碳、集约、循环”的绿色发展道路，切实履行节能减排降耗和可持续发展的社会责任。

3 安徽数据中心绿色高质量发展的对策建议

安徽省地处长三角腹地，承东启西，经济发展潜力巨大，是国家长三角一体化和大数据发展战略下的重要区域。安徽的数据中心建设必须从规划、建设、技术、管理4个层面考虑，加强政策引导和加大资金及人力资源的投入，从而实现绿色高质量发展。

3.1 科学规划，合理布局

“规划失误是最大的浪费”，科学规划、合理布局对数据中心绿色发展来说是至关重要的。安徽必须加强广泛的调查研究，领会国家发展战略的深意，优化数据中心建设整体布局，创新和完善安徽全省大数据中心体系的构建，以社会需求为导向统筹数据中心、计算云、数字城市等建设。不仅如此，数据中心发展规划还要与网络建设、数据灾备、数据安全等一并考虑、统筹布局。安徽要推动形成以芜湖、合肥数据中心集群发展为南北双核心，其他各市差异化发展的绿色数据中心发展新格局;应尽快构建安徽一体化并对接沪、苏、浙的大数据中心协同创新体系，统筹抓好全省在建和拟建的所有数据中心项目，规划好、处理好、协调好数据园区选址、土地供应、发展规模、开建次序、辐射覆盖范围等方面的问题，确保数据中心平稳有序和高质量发展;主动与东部、西部对接，加强互联互通，研究落实“东数西算”战略，迈好全国“一盘棋”的安徽步伐。

3.2 政策引导，绿色建设

作为新基建重要部分的數据中心建设，找到新的绿色化发展政策推进方向，是当前亟待破解的难题。绿色技术产品、质量标准体系、服务中介机构和市场推动机制等因素对推进绿色数据中心建设至关重要，应充分发挥多种要素对绿色数据中心建设的支撑作用，加快绿色技术产品创新推广使用，健全绿色质量标准体系，积极培育第三方服务中介机构，探索与创新建立市场推动机制，完善多元化投融资体系，积极引导社会资本投入。第一，对于新建数据中心，重点要鼓励企业采用液冷、分布式供电、模块化机房等先进、高效、节能的系统设计建设方案，强化绿色设计、绿色施工和绿色采购，质量标准要求应更加严苛。在建筑和布局方面，鼓励企业从基建设计角度实现绿色环保和循环利用，做到节电、节水、节能和节材，包括选址选地、机房建筑布局、节能节水设计、维护结构及选材、机房设备安装等。在IT设备方面，要对IT设备提升能效出台鼓励推动政策;要重视路由器、网关和服务器等所有IT设备的选配、网络架构搭建以及使用中的节能优化等问题;要推动数据中心使用的设备、产品的绿色节能标准修订和开展绿色认证。政府要对采用绿色节能产品更新升级的项目给予补贴，推动升级换代和淘汰老旧设备等。在动力和环境设施方面，通过优化供电架构、提高绿电使用比例、绿色智能运营，让更多的数据中心实现节能降耗。要重点关注数据中心的制冷系统、供配电系统、照明系统及其他包括加湿和除尘设施等方面的设计、运行和维护。第二，对于已建和在用数据中心，要指导和帮助数据中心建立绿色运维的管理体系，有序推动数据中心开展节能减排和绿色化工程改造，持续提升存量数据中心的绿色化、高效化水平;重点应强化绿色运维和技术升级改造，加快高耗能设备产品的折旧淘汰，建立完善绿色运行维护制度，加强废旧电器、电子产品的处理回收。

3.3 技术创新，供用协同

以液冷为代表的降低能耗解决方案目前成为市场竞争的焦点，在技术上已有所突破，能够实现低的PUE值，进一步获得市场青睐。要采用能效优化系统和技术管理手段：一是搭建基于瞬时系统模拟分析（TRNSYS）和矩阵工厂（MATLAB）的联合仿真平台，建立建筑模型和空调系统各设备模型，进行模型预测控制算法和数值计算;二是设定数据采集策略，在数据中心冷机、水泵、冷却塔、送风机等空调系统设备区以及IT设备机房气流组织汇聚和流动区分别部署采集器，采集能效数据;三是通过人工智能神经网络对采集的能效数据进行学习和训练，建立预测模型，通过与实际运行数据的比对，验证预测模型的精度与外延特性。通过神经网络求解使数据中心基础设施运行能耗最低的关键因子集合，将控制参数下传至底层设备执行，优化运行参数，降低系统能耗。进一步开展技术创新，多维度考虑能源资源综合利用，发展、采购和使用绿色能源，实现供能与用能的协同突破;发动研究院（所）和高校，开展先进技术研发和技术成果转化，推动数据中心扩大太阳能等绿色能源利用比例，推动供电系统、空调等配套设施的绿色化改造，推动低功耗芯片等产品和最先进节能技术在移动通信网络中的应用，等等。

3.4 强化管理，多重保障

无论是新建还是运行中的数据中心都必须加强管理，包括制度建立、人才培养、服务保障等方面。安徽数据中心建设应从全生命周期来强化管理，通过人工智能与节能降耗的有效结合，精细化控制管理，提高数据中心能效水平，增强绿色高质量发展能力。

第一，完善规则标准和评价体系。要完善低能耗、高性能数据中心指标评价体系，增加衡量数据中心性能和实际使用效率的指标，探索数据资源分级分类相关规范标准，形成可用的评价指标和科学的评价方法，并制定差异化政策;要综合考虑数据中心技术水平、投入产出水平、数字产业化和产业数字化的拉动能力、数据交易等因素，制定科学合理的数据中心单位GDP能耗评价体系。安徽省自然分布南北差异很大，北方能耗更低，在布局上应有序引导数据中心向皖北发展。

第二，加强监督管理和服务保障。应从数据中心立项审批、能源计量审查、能耗监测、考核验收等各个环节进行专业性评估，引导数据中心由传统节能降耗向绿色低耗、提质增效转变。鼓励支持第三方专业服务机构进行数据中心绿色等级、PUE/CUE/EUE测试等评估评测服务。要推进数据中心向专业化、社会化服务方向发展，支持中介服务企业为数据中心建设和运营提供服务，并鼓励政府部门、社会组织和企事业单位采购数据中心云服务，引导行业信息化应用向专业机构提供的云平台上迁移。设立专项资金，通过统筹整合解决数字平台“散”的问题，加强全省政务信息化项目统筹管理。

第三，建立监测系统和人才培养机制。应建立区域或集群内的数据中心监测平台，以能耗监测系统实现绿色智能运营。通过智能系统实现对数据中心在线能源利用效率、碳排放及清洁能源使用、有效算力能耗水平等动态监测和趋势分析。要加强多方面的人才培养，重视和加强能源管理、技术研究等专业人才队伍建设，提升数据中心的咨询设计、能源管理等方面服务能级。

第四，建设和广泛使用新能源。安徽是传统能源大省，要重视能源结构调整和发展新能源。在新型数据中心建设中，可以发展光能、风能，注重清洁能源的生产、绿色能源的使用，通过技术手段进行热能回收利用。只有这样才能够从根本上避免数据中心运行因需大量耗能而带来对自然环境的伤害，真正实现数字经济新阶段数据中心的绿色高质量发展。

【参考文献】

【1】信通院高艳丽：数据中心能耗仍处于上升期，节能建设道阻且长[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/559058985_121197109，2022-06-20.

【2】安徽16市全部启动“城市大脑”建设[EB/OL].http：//ah.anhuinews.com/szxw/202107/t20210730_5380919.html，2021-07-30.

【3】六部门：到2025年重点工业行业能效全面提升[EB/OL].http：//www.cinic.org.cn/hy/yw/1315596.html？from=singlemessage，2022-07-04.