東數(shù)西算背景下東部城市數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展研究

◆李 楊

數(shù)字化與綠色化是經(jīng)濟復(fù)蘇的主旋律[1]。2020年，全國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模占GDP比重高達38.6%，2021年預(yù)計超過40%，成為驅(qū)動經(jīng)濟增長的重要引擎，北上廣深杭穩(wěn)居數(shù)字經(jīng)濟一線[2]。數(shù)字化為綠色化提供全鏈條支撐，然而數(shù)字化與綠色化協(xié)同發(fā)展任重道遠[3]。作為數(shù)字經(jīng)濟核心基礎(chǔ)設(shè)施與堅實底座，近年來我國數(shù)據(jù)中心需求以年均約30%的速度增長，隨之而來的是年均約28%的耗電量增速，成為能源消耗和碳排放大戶[4]。東部一線城市具有國家骨干網(wǎng)核心節(jié)點優(yōu)勢，新技術(shù)、新應(yīng)用落地帶動數(shù)據(jù)中心發(fā)展，數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模比重較高，數(shù)產(chǎn)融合加快布局以及都市圈數(shù)據(jù)加快融合還將催生指數(shù)級數(shù)據(jù)處理需求。東數(shù)西算背景下，如何使數(shù)據(jù)中心在滿足城市算力需求、賦能城市活力的同時，符合節(jié)能降耗約束、實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展是迫切需要[5]。

一、東部城市數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題

在新發(fā)展理念和“雙碳”背景下，東部各城市積極推動數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展，強化綠色技術(shù)應(yīng)用推廣，能源效率不斷提升。但隨著經(jīng)濟社會數(shù)字化發(fā)展提速，數(shù)據(jù)中心能耗總量仍在大幅上升，綠色轉(zhuǎn)型面臨挑戰(zhàn)。

（一）統(tǒng)籌規(guī)劃不足，行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展定位和路徑不清晰

為統(tǒng)籌數(shù)據(jù)中心發(fā)展，北上深等多個城市相繼出臺一系列相關(guān)指導(dǎo)意見、規(guī)劃方案、評價標準等，相比之下，仍然有一些城市尚未出臺引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心中長期發(fā)展的政策文件，缺乏統(tǒng)籌的空間布局、戰(zhàn)略定位和整體能力打造。以廣州市為例，對于數(shù)據(jù)中心如何優(yōu)化布局缺少量化、細化指導(dǎo)，并且沒有及時與廣東省相關(guān)政策要求有效銜接。例如，《廣州市加快推進數(shù)字新基建發(fā)展三年行動計劃（2020—2022年）》提出“重點發(fā)展低時延、高附加值、產(chǎn)業(yè)鏈帶動作用明顯的第一、二、三類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心”，而省里明確“廣州、深圳原則上只可新建中型及以下的數(shù)據(jù)中心，承載第一、二類業(yè)務(wù)，第三類業(yè)務(wù)逐步遷移至粵東粵西粵北地區(qū)”。不僅如此，中小數(shù)據(jù)中心建設(shè)標準缺乏，集約化程度不夠。雖然東部城市的數(shù)據(jù)中心建設(shè)如火如荼、數(shù)量可觀，但數(shù)據(jù)中心發(fā)展（特別是自用型數(shù)據(jù)中心）存在專業(yè)化程度低、單體規(guī)模小、能耗高、運營能力弱、利用率低等問題。

（二）能耗水平偏高，存量數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造任務(wù)艱巨

東部沿海城市普遍屬于典型能源輸入地，數(shù)據(jù)中心高能耗帶來碳排放和供電安全雙重挑戰(zhàn)[6]。部分數(shù)據(jù)中心建成較早、能耗水平偏高，隨著對PUE（電能利用效率）值的監(jiān)管愈加嚴格，節(jié)能改造邊際效益在逐步降低，進一步提高能效需要投入更多成本，數(shù)量龐大的老舊數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造任務(wù)非常艱巨。數(shù)據(jù)中心不完全等同于傳統(tǒng)“兩高”行業(yè)，不能照搬管理工業(yè)項目的方式，且數(shù)據(jù)中心關(guān)聯(lián)諸多信息產(chǎn)業(yè)，改造的同時確保業(yè)務(wù)連續(xù)不間斷是一個現(xiàn)實問題。許多城市對數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗意愿明確，但沒有提出明確指標和實施路徑，缺少行之有效的手段策略。再者，地理位置、氣候等客觀因素也影響著不同城市的數(shù)據(jù)中心自然冷源利用時長和運維成本。實踐中，天氣炎熱地區(qū)節(jié)能降耗的壓力更大。

（三）約束激勵機制缺乏，綠色能源替代內(nèi)生動力不足

隨著能耗“雙控”向碳“雙控”轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)中心發(fā)展要求也從能源總量控制轉(zhuǎn)為能源總量控制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化并重。從已經(jīng)發(fā)布的政策文件來看，東部大部分城市對于數(shù)據(jù)中心發(fā)展，主要以機架數(shù)、能耗指標、上架率、業(yè)務(wù)類型等指標為規(guī)劃依據(jù)，缺乏對綠色能源使用的具體指引和激勵機制，對于數(shù)據(jù)中心的綠色能源使用沒有做出明確要求。受本地清潔能源稟賦欠佳的客觀因素影響，更為重要的是約束激勵機制缺乏，東部許多城市的數(shù)據(jù)中心綠色能源利用比重偏低，企業(yè)綠色能源替代方向不明晰、內(nèi)生動力不足。

（四）能耗數(shù)據(jù)采集不夠真實全面，未形成系統(tǒng)有效的監(jiān)管體系

當前數(shù)據(jù)中心數(shù)量規(guī)模和應(yīng)用范圍都十分龐大，但是大部分城市尚未搭建統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，沒有建立對數(shù)據(jù)中心能耗及二氧化碳排放的監(jiān)測、預(yù)警、管理機制，對于設(shè)備運行狀況難以形成系統(tǒng)性的能源管理。實踐中，數(shù)據(jù)中心各類用能指標，不同來源出入較大，且實際能源消耗較統(tǒng)計數(shù)據(jù)更高。再加之能耗、碳排放信息披露非常有限，一些企業(yè)在節(jié)能減排宣傳時將PUE（電能利用效率）值作為最重要的指標進行宣傳甚至夸大，導(dǎo)致PUE的可參照度嚴重降低。有企業(yè)宣傳設(shè)計PUE值可降至1.1甚至更低，但實際運行中的能耗嚴重不符。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，許多城市在用數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE平均低于實際運行PUE。由于PUE值不能約束數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能耗，隨著IT設(shè)備能耗占比越來越高，僅評價PUE值的片面性凸顯。

（五）考核與評測機制缺乏，數(shù)據(jù)中心質(zhì)量參差不齊

數(shù)據(jù)中心管理從粗獷發(fā)展進入精細管理階段，例如，北京對數(shù)據(jù)中心管理，不再單純依據(jù)PUE值，而是綜合考量業(yè)務(wù)功能、能耗、水耗等因素。然而，對數(shù)據(jù)中心的考核評價具有一定區(qū)域特性，特別是PUE（電能利用效率）值和節(jié)能措施等受本地氣候、自然資源稟賦等影響較大。大部分城市沒有針對數(shù)據(jù)中心綠色等級、安全可靠、服務(wù)能力等方面的評測機制，考核約束缺乏導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心質(zhì)量參差不齊。一些數(shù)據(jù)中心缺乏能評手續(xù)擅自開工建設(shè)或投入使用，用能情況長期脫離監(jiān)管。尤其在當前形勢下，節(jié)能改造迎來爆發(fā)期，有些項目是實打?qū)嵳娓脑?，有些只是?yīng)付了事，看上去做了改造，但因缺乏后續(xù)監(jiān)督管理，節(jié)能改造效果既無考核標準，也未開展追蹤，相關(guān)評價機制、配套監(jiān)管亟待跟上。

二、先進城市優(yōu)化數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗借鑒

數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶動各行業(yè)對數(shù)據(jù)中心需求呈剛性增長，多個城市圍繞數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展出臺規(guī)范、管理的政策性文件，對數(shù)據(jù)中心合理布局、綠色發(fā)展做出具體要求。

（一）統(tǒng)籌推動數(shù)據(jù)中心建設(shè)與區(qū)域功能匹配，規(guī)劃建設(shè)功能明確的數(shù)據(jù)中心集聚區(qū)

數(shù)據(jù)中心發(fā)展應(yīng)面向城市需求，北上深杭因地制宜找準自身定位開展數(shù)據(jù)中心規(guī)劃布局，聚焦打造具有地方特色、服務(wù)本地的數(shù)據(jù)中心。例如，定位于打造世界領(lǐng)先的高端數(shù)據(jù)中心發(fā)展集群，北京市推動新增前瞻布局和存量優(yōu)化提升，在空間上劃定功能保障區(qū)、改造升級區(qū)、適度發(fā)展區(qū)和協(xié)同發(fā)展區(qū)，并確定新建、關(guān)閉、升級改造、整合等不同優(yōu)化方式的具體指標區(qū)間，嚴格執(zhí)行分區(qū)分類差異化管理措施。深圳則結(jié)合大灣區(qū)國家戰(zhàn)略，定位于建設(shè)粵港澳大灣區(qū)大數(shù)據(jù)中心，提出按照“一核兩帶邊緣點”總體布局，形成數(shù)據(jù)中心核心集聚區(qū)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新支撐算力帶，建立多層級數(shù)據(jù)中心集群體系。通過具體規(guī)劃統(tǒng)籌推動數(shù)據(jù)中心建設(shè)與國家重大戰(zhàn)略結(jié)合，形成功能明確、規(guī)模適度的數(shù)據(jù)中心集聚區(qū)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心發(fā)展與城市資源基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟水平相適應(yīng)。

（二）以能效監(jiān)控為抓手，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心能耗在線實時監(jiān)測

將能耗情況納入統(tǒng)一監(jiān)控平臺是數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的重要前提，北京、上海在全國率先實現(xiàn)能耗在線實時監(jiān)測。2021年上海發(fā)布《數(shù)據(jù)中心能耗在線監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(征求意見稿)》，對數(shù)據(jù)中心能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)的配套設(shè)施建設(shè)提出具體要求，并推動新建和存量數(shù)據(jù)中心盡快接入市級能耗監(jiān)測平臺，實時監(jiān)測運行狀態(tài)。并強化能源及碳排放審計，搭建“上海市數(shù)據(jù)中心在線能源審計平臺”，通過在線填報或數(shù)據(jù)接口掌握數(shù)據(jù)中心用能情況，進行達標監(jiān)測、節(jié)能挖潛工作。該平臺已經(jīng)涵蓋全市112家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，形成規(guī)范的數(shù)據(jù)中心能耗及碳排放監(jiān)管機制。2021年北京印發(fā)《北京市進一步強化節(jié)能實施方案》，提出“年底前完成全市重點用能單位中提供第三方數(shù)據(jù)中心服務(wù)的企業(yè)實時電耗數(shù)據(jù)接入北京市節(jié)能監(jiān)測服務(wù)平臺，實現(xiàn)實時準確電耗監(jiān)測”。已有26家企業(yè)共40棟數(shù)據(jù)中心的電耗實時數(shù)據(jù)接入市節(jié)能監(jiān)測服務(wù)平臺，助于對用能效率進行及時檢查、診斷和評估，提升數(shù)據(jù)中心節(jié)能節(jié)電管理時效性和精細化水平。

（三）加大力度推動數(shù)據(jù)中心可再生能源利用

優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)可以從源頭上提高數(shù)據(jù)中心綠色低碳水平。浙江省將數(shù)據(jù)中心可再生能源使用率作為綠色節(jié)能關(guān)鍵指標，提出到2023年底，全省數(shù)據(jù)中心可再生能源使用率高于25%，以及到2025年底高于30%的目標。北京則明確要求項目節(jié)能報告中應(yīng)體現(xiàn)可再生能源利用方案，鼓勵2021年及以后新建及改擴建數(shù)據(jù)中心通過自建分布式可再生能源設(shè)施、綠色電力交易或可再生能源綠色電力證書認購等方式，每年按10%逐年提高可再生能源利用比例，到2030年實現(xiàn)100%。從2022年第一季度北京通過節(jié)能審查的數(shù)據(jù)中心項目看，均有可再生能源利用方案，且絕大多數(shù)提出2030年實現(xiàn)100%的目標。

（四）政策支持數(shù)據(jù)中心綠色技術(shù)應(yīng)用和能源綜合利用

綠色技術(shù)應(yīng)用和能源綜合利用是降低數(shù)據(jù)中心能耗的重要方式，上海市對此進行諸多制度、金融創(chuàng)新。編制《上海市數(shù)據(jù)中心先進適用技術(shù)目錄》，按照各項技術(shù)對提高能效的貢獻率、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟性等因素進行分級。并建立對于采用不同先進節(jié)能技術(shù)的數(shù)據(jù)中心項目享受差異化利率的服務(wù)體系，為優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)中心項目提供精準的金融服務(wù)。技術(shù)目錄與產(chǎn)業(yè)綠貸為數(shù)據(jù)中心加大綠色技術(shù)應(yīng)用給予了明晰指導(dǎo)和優(yōu)惠信貸支持，還能帶動相關(guān)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時為推動能源綜合利用，上海將數(shù)據(jù)中心納入城市能源系統(tǒng)框架，倡導(dǎo)CPUE（綜合電能利用效率）指標，鼓勵數(shù)據(jù)中心利用周邊余熱，在PUE（電能利用效率）監(jiān)管時進行抵扣，推動數(shù)據(jù)中心與周邊余熱/冷資源協(xié)同，實現(xiàn)全市總體能耗絕對下降。

（五）健全評測機制倒逼數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展

以綠色數(shù)據(jù)中心評測作為推動綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重要手段，北京、浙江、深圳等地先后出臺綠色數(shù)據(jù)中心評價地方標準。北京于2019年印發(fā)《北京市綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范（試行）》，以此為依據(jù)開展數(shù)據(jù)中心自評價與第三方評價，并且打造出一批優(yōu)質(zhì)的綠色數(shù)據(jù)中心第三方評價、評測和咨詢服務(wù)機構(gòu)。深圳市于2021年印發(fā)《深圳市綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范（征求意見稿）》，對不同規(guī)模的數(shù)據(jù)中心從能源資源高效利用、綠色供應(yīng)鏈管理、綠色運維等方面進行等級劃分，并對獲得市綠色數(shù)據(jù)中心稱號的企業(yè)給予資金獎勵。既可有效引導(dǎo)新建數(shù)據(jù)中心的綠色建設(shè)，又可以評促改，推動既有數(shù)據(jù)中心的綠色化水平提升。

三、推動?xùn)|部城市數(shù)據(jù)中心行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展的對策建議

“十四五”時期是推動數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵時期，要統(tǒng)籌城市數(shù)據(jù)中心規(guī)模和布局，提升能效和清潔能源水平，形成布局均衡、功能聚焦、高效綠色的發(fā)展格局，支撐城市數(shù)字化與綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型。

（一）加強規(guī)劃引領(lǐng)，形成服務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)中心集聚區(qū)

統(tǒng)籌節(jié)能減碳和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展需要，盡早制定數(shù)據(jù)中心建設(shè)指導(dǎo)意見、規(guī)范和中長期發(fā)展規(guī)劃，賦能城市運營與重點產(chǎn)業(yè)。一要結(jié)合城市規(guī)劃，制定數(shù)據(jù)中心準入導(dǎo)則，明確數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施“三線一單”生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控和準入清單，推動做好新建數(shù)據(jù)中心和改造升級存量數(shù)據(jù)中心的資源環(huán)境承載能力評估與空間布局。二要統(tǒng)籌算力資源部署規(guī)模，聚焦數(shù)據(jù)中心功能定位引導(dǎo)分區(qū)分類統(tǒng)籌發(fā)展，嚴格限制新增存儲型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，重點部署支撐智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等計算型數(shù)據(jù)中心和人工智能算力中心。三要適度引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心集約化建設(shè)，土地、電力和能耗資源相對寬松區(qū)域規(guī)劃集中發(fā)展區(qū)，打造上下游企業(yè)聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，實現(xiàn)上游數(shù)據(jù)中心高端設(shè)備制造，以及下游工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能等全產(chǎn)業(yè)鏈式協(xié)同發(fā)展。

（二）加快戰(zhàn)略銜接，打造低時延數(shù)據(jù)中心核心區(qū)

“東數(shù)西算”國家戰(zhàn)略推動下，數(shù)據(jù)中心將呈現(xiàn)兩極化發(fā)展模式，一是大型化、集中式，二是小型化、分布式。一方面，東部城市亟需加快建立與數(shù)據(jù)中心集群以及周邊城市跨區(qū)域的算力調(diào)度與政策銜接機制，積極引導(dǎo)滿足中、高延時業(yè)務(wù)的新增數(shù)據(jù)中心（如存儲類）向外遷移。另一方面，鼓勵數(shù)據(jù)中心向“云+邊+端”分布式架構(gòu)演變，在城市合理布局邊緣計算節(jié)點，與數(shù)據(jù)中心集群錯位發(fā)展，重點發(fā)展超低時延數(shù)據(jù)中心，助力構(gòu)建優(yōu)勢互補的數(shù)據(jù)中心聚集區(qū)。另外，針對眾多城市邊緣計算數(shù)據(jù)中心的政策空白，亟需研究制定邊緣計算數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)范和標準，加快形成技術(shù)超前、規(guī)模適度的邊緣計算節(jié)點布局。

（三）深挖節(jié)能潛力，提升數(shù)據(jù)中心能效水平

對目前已建和在建數(shù)據(jù)中心的存儲容量、運算能力、能耗水平、使用效率、下游產(chǎn)業(yè)數(shù)字化拉動能力進行全面摸底、建檔、動態(tài)更新，設(shè)置合理過渡期，形成關(guān)閉、整合、改造清單。將數(shù)據(jù)中心作為節(jié)能改造項目支持的重點領(lǐng)域，推動改造試點示范，對積極參與改造的數(shù)據(jù)中心項目，提供土地、資金以及新建項目用能指標優(yōu)先支持。對于難以在規(guī)定時限通過改造達到基準要求的低效率、小規(guī)模、高能耗小散老舊數(shù)據(jù)中心，通過法治化、市場化方式推動其加快退出。例如，上海對于不滿足地方標準《數(shù)據(jù)中心能源消耗限額》的數(shù)據(jù)中心作出整改要求，明確在2024年以前，完成不少于5000機架的數(shù)據(jù)中心退舊上新。鼓勵按照“以高（能效）代低、以大（規(guī)模）代小、以新（技術(shù)）代舊”方式，實施減量替代，根據(jù)數(shù)據(jù)中心PUE值建立階梯扶持機制，即PUE值越小，新增能源消費量給予更高程度支持。

（四）優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，健全綠色能源激勵和市場化交易機制

2021年底中央經(jīng)濟工作會議提出“新增可再生能源不納入能源消費總量控制”，使用綠色能源、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)可以從源頭上提高數(shù)據(jù)中心綠色低碳水平。建議將數(shù)據(jù)中心可再生能源使用和“雙控”目標掛鉤，建立可再生能源使用硬指標，并逐年調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查環(huán)節(jié)增加對可再生能源使用計劃的考察，綜合考慮總能耗和用能結(jié)構(gòu)（碳排放量或可再生能源使用及采購量），優(yōu)先支持可再生能源供電達到50%及以上的數(shù)據(jù)中心新建和擴建。做好電—碳市場銜接，配套落地數(shù)據(jù)中心企業(yè)綠色電力交易等相關(guān)細則，結(jié)合碳排放量核算中將綠電相關(guān)碳排放予以扣減、或在能耗量核算中予以抵扣等政策措施，激勵數(shù)據(jù)中心企業(yè)投資可再生能源項目、建設(shè)分布式可再生能源設(shè)施，或通過綠色電力交易、認購綠色電力證書等方式，提升可再生能源利用比例。

（五）強化考核約束，注重數(shù)據(jù)中心全鏈條能耗與碳排放管理

加大數(shù)據(jù)中心立項、審查、運營等各個環(huán)節(jié)的專業(yè)評估，強化事中事后監(jiān)管與考核。各城市亟需加快制定數(shù)據(jù)中心電能利用率、水利用率、碳排放強度和可再生能源利用率等核心指標組成的綠色低碳綜合評價體系及綠色數(shù)據(jù)中心評價標準，完善能效碳效水效標準硬約束，建立數(shù)據(jù)中心運行定期與不定期評測機制，并充分發(fā)揮碳交易、差別電價等市場機制作用。例如，北京等城市，對數(shù)據(jù)中心實際運行值超過標準限額的，按月征收差別電價電費。要重點抓好能耗實時監(jiān)測，建設(shè)市級數(shù)據(jù)中心能耗動態(tài)在線監(jiān)測管理平臺，分期分批實現(xiàn)已建、新建、節(jié)能改造的數(shù)據(jù)中心安裝整體的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，盡快接入能耗在線監(jiān)測管理平臺。還要結(jié)合“雙碳”目標的推進，積極開展數(shù)據(jù)中心碳排放自查和第三方核查，逐步建立碳信息公開和披露制度，規(guī)范數(shù)據(jù)中心碳排放管理。