范 松 任庚坡

上海市節(jié)能中心

0 引言

20 世紀(jì)50 年代，數(shù)據(jù)中心在美國(guó)誕生，至今已經(jīng)有70 多年發(fā)展歷程，如今隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)革命的推進(jìn)，海量的數(shù)據(jù)要素正源源不斷地產(chǎn)生，并逐漸演變成了新的生產(chǎn)要素滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、人們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€(gè)方面，進(jìn)而掀起了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)浪潮。目前，在全球范圍內(nèi)各種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心如雨后春筍般涌現(xiàn)，或正在建設(shè)，或正在擴(kuò)容完善，幾乎發(fā)展成了行業(yè)里的“軍備競(jìng)賽”［1-2］。根據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)（2022 年》，從2018 年到2021 年，全球服務(wù)器每年增加量都在6 000 MW 以上，主要集中在北美（約占50%）、西歐（約占16%）和亞太（約占30%）地區(qū)。隨著機(jī)架數(shù)量快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心的能耗也以驚人的速度增加，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016 年全球數(shù)據(jù)中心總用電量超過(guò)了1 萬(wàn)億kWh，且總耗電量呈逐年增加的趨勢(shì)，增長(zhǎng)率在7%左右，預(yù)計(jì)到2023 年將突破1.5萬(wàn)億kWh［3-5］。

一方面是數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，另一方面卻是其能源消耗巨大，面臨著節(jié)能降碳、綠色發(fā)展的壓力［6-7］。近年來(lái)，多國(guó)政府紛紛出臺(tái)了政策對(duì)數(shù)據(jù)中心的無(wú)限擴(kuò)張進(jìn)行了約束，并對(duì)數(shù)據(jù)中心的能效指標(biāo)、節(jié)能降碳、綠色建設(shè)等提出了更嚴(yán)格的要求［8-9］，這對(duì)新建數(shù)據(jù)中心的健康發(fā)展起到了保駕護(hù)航的作用，但仍存在機(jī)架空置、上架率低、能源浪費(fèi)的問(wèn)題。此外，還有一些分布較散的小規(guī)模數(shù)據(jù)中心（本文指2013 年之前建設(shè)的，機(jī)架數(shù)量在幾百個(gè)左右的數(shù)據(jù)中心），由于其建設(shè)時(shí)期早，節(jié)能效果較差，很難實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳、綠色發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)［10-12］。在全球推行節(jié)能降碳的戰(zhàn)略背景下，特別是在我國(guó)明確提出了“雙碳”目標(biāo)之后，伴隨著新國(guó)標(biāo)《數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級(jí)》［13］的實(shí)施，數(shù)據(jù)中心將面臨更大的節(jié)能降碳?jí)毫途G色發(fā)展挑戰(zhàn)，能效等級(jí)的分類(lèi)如表1所示。數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)如何在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和節(jié)能降碳雙重壓力下實(shí)現(xiàn)綠色健康發(fā)展，成為了政府、用戶和企業(yè)的熱議話題。

表1 我國(guó)數(shù)據(jù)中心能效等級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

1 數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展相關(guān)政策

1.1 國(guó)際相關(guān)政策分析

許多國(guó)家政府和組織已經(jīng)意識(shí)到數(shù)據(jù)中心發(fā)展所面臨的能源消耗問(wèn)題，并在積極制訂相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，以期通過(guò)立法手段來(lái)限制數(shù)據(jù)中心的盲目擴(kuò)張，降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗，提高能源利用水平，保障數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。全球數(shù)據(jù)中心能效發(fā)展情況見(jiàn)圖1［14］。2010 年，美國(guó)環(huán)保部利用能源之星項(xiàng)目（Energy Star Program，EPA）對(duì)100 多個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了PUE 認(rèn)定，建立了能效管理評(píng)估工具，并形成了評(píng)價(jià)體系［15］。之后，美國(guó)陸續(xù)制定了《美國(guó)聯(lián)邦數(shù)據(jù)中心整合計(jì)劃（FDCCI）》《FITARA 聯(lián)邦政府信息技術(shù)采用改革法案》等一系列舉措，提出要將數(shù)據(jù)總的功率利用效率提高20%，IT 設(shè)備能耗降低60%。2018 年，美國(guó)政府又發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心優(yōu)化倡議（DCOI）》，要求每個(gè)機(jī)構(gòu)制定和上報(bào)公司的戰(zhàn)略規(guī)劃，并用電能利用效率(PUE)指標(biāo)來(lái)監(jiān)控每個(gè)數(shù)據(jù)中心的能源利用水平，對(duì)于較差的數(shù)據(jù)中心（PUE 限定值為1.5），則將會(huì)面臨合并、重組或關(guān)停，向高效基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型［5］。

圖1 全球數(shù)據(jù)中心能效發(fā)展情況

歐盟作為世界應(yīng)對(duì)氣候變化的領(lǐng)頭羊，長(zhǎng)久以來(lái)也十分重視數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。2008年，歐盟就發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心能效行為準(zhǔn)則》，規(guī)定了數(shù)據(jù)中心企業(yè)和用戶在數(shù)據(jù)中心能效評(píng)定方面的責(zé)任和義務(wù)，同時(shí)還發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心能效行為準(zhǔn)則最佳實(shí)踐》，為數(shù)據(jù)中心企業(yè)提供了最佳的實(shí)踐清單。2020 年歐盟又發(fā)布了《歐盟數(shù)據(jù)中心能效水平最佳實(shí)踐指南》《歐盟數(shù)據(jù)中心能效水平白皮書(shū)》，對(duì)數(shù)據(jù)中心的PUE、SUE 等綠色指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，引導(dǎo)建立綠色數(shù)據(jù)中心的推進(jìn)機(jī)制。此外，日本的數(shù)據(jù)中心協(xié)會(huì)也制定了《數(shù)據(jù)中心設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》，要求對(duì)數(shù)據(jù)中心的地震風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，2020年推出了《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》，加快高性能半導(dǎo)體在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的應(yīng)用，同時(shí)提出新建數(shù)據(jù)中心能耗要降低30%以上，全面打造綠色數(shù)字經(jīng)濟(jì)。新加坡發(fā)布了《綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)路線圖》《新加坡綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)——能源與環(huán)境管理體系》等，要求對(duì)數(shù)據(jù)中心的能效、環(huán)境、冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行評(píng)估，其目的還是降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗和環(huán)境影響。

1.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)政策分析

從2010 年開(kāi)始，國(guó)家就出臺(tái)了一系列政策文件引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳、綠色發(fā)展，比如最初的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展政略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》和《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出要優(yōu)化大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)布局，提升數(shù)據(jù)中心的能效水平和資源利用率等。2013 年，工信部、發(fā)改委、能源局等五個(gè)部門(mén)聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見(jiàn)》對(duì)建設(shè)地區(qū)進(jìn)行了明確分類(lèi)，要求中小、大型、超大型數(shù)據(jù)中心按分類(lèi)要求建設(shè)，從而引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向寒冷地區(qū)發(fā)展，充分利用自然冷源，降低能源消耗。

近年來(lái)，隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，工信部又陸續(xù)發(fā)布了《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G 等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022-2025年）》等一系列文件，文件除了有關(guān)于統(tǒng)籌整體布局，轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展方面的內(nèi)容，還提出了諸多硬性指標(biāo)，比如國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)PUE 進(jìn)一步降到1.25 以下，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A 級(jí)以上，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE 降到1.3以下，改建核心機(jī)房PUE 降到1.5 以下的要求［16］，其目的都是在引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心朝著綠色、低碳、集約的方向發(fā)展。這一系列的政策文件從宏觀層面為我國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向，有力地推動(dòng)了節(jié)能低碳技術(shù)的運(yùn)用和推廣，為我國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2022 年2 月，國(guó)家發(fā)改委、工信部等多個(gè)部門(mén)印發(fā)通知，正式啟動(dòng)“東數(shù)西算”工程，圍繞國(guó)家重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，統(tǒng)籌能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、市場(chǎng)發(fā)展、氣候環(huán)境等因素，在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝，以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等8個(gè)地區(qū)（如圖2所示）布局建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，著重發(fā)展數(shù)據(jù)中心集群，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向集約化、規(guī)?；?、綠色化的方向發(fā)展，全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系的建設(shè)也拉開(kāi)了帷幕［17］。

圖2 我國(guó)“東數(shù)西算”工程布局圖

上海是我國(guó)的金融貿(mào)易中心，也是我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市之一，在工業(yè)和通信業(yè)節(jié)能方面始終走在全國(guó)前列。2018 年，上海市發(fā)布了《推進(jìn)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)助力提升城市能級(jí)和核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃》，提出要對(duì)標(biāo)國(guó)際最高標(biāo)準(zhǔn)、最好水平來(lái)建設(shè)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心規(guī)?；?、綠色化發(fā)展，并要求新建數(shù)據(jù)中心綜合能源效率指標(biāo)（CPUE）不超過(guò)1.3。后又陸續(xù)發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心能源消耗限額》以及《上海市數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則》《關(guān)于推進(jìn)本市數(shù)據(jù)中心健康有序發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》《上海市新型基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》等一系列重要文件，對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展提出了明確要求，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心開(kāi)展節(jié)能技改，走綠色發(fā)展道路。

2 數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展概況

2.1 國(guó)際相關(guān)發(fā)展概況

從全球范圍來(lái)看，根據(jù)Gartner 公司統(tǒng)計(jì)，截至2017 年，全球大大小小的數(shù)據(jù)中心總共約有44.4萬(wàn)個(gè)（這些數(shù)據(jù)中心的建筑面積從幾十平方米到幾萬(wàn)平方米不等），其中北美和歐洲地區(qū)占據(jù)了約60%，中國(guó)占比在18%左右。隨著數(shù)據(jù)中心大型化、集約化的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2023 年，全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量將降低到40 萬(wàn)個(gè)左右，總耗電量將超過(guò)1.5 萬(wàn)億kWh，主要能耗仍集中在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展中國(guó)家將呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。近幾年全球數(shù)據(jù)中心耗電量趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 全球數(shù)據(jù)中心耗電量趨勢(shì)

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家利用政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的影響推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的健康綠色發(fā)展，根據(jù)美國(guó)GAO發(fā)布的數(shù)據(jù)，自《數(shù)據(jù)中心優(yōu)化倡議（DCOI）》實(shí)施以來(lái)，截至2021 年，此項(xiàng)措施已為美國(guó)節(jié)省了近80 億美元，美國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE 平均值從2.5 下降到1.4 左右，能效水平大幅提高。與此同時(shí)，美國(guó)還涌現(xiàn)出了一批節(jié)能低碳全球頂尖數(shù)據(jù)中心，比如Yahoo 在紐約的數(shù)據(jù)中心，設(shè)計(jì)時(shí)放棄了耗能較高的機(jī)械式冷水機(jī)組，通過(guò)大面積天窗和阻尼器來(lái)控制氣流走向，充分利用空氣流動(dòng)進(jìn)行冷卻，將PUE值降低到1.08。Facebook 的數(shù)據(jù)中心摒棄了傳統(tǒng)的UPS 和PDUS 設(shè)計(jì)，把UPS 和電池備份功能轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)藏柜，并充分利用自然冷源，利用新鮮空氣的自然溫度對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部氣溫進(jìn)行控制，從而將PUE 值降到1.15 以內(nèi)。Google 也承諾到2030年，其全球所有數(shù)據(jù)中心和園區(qū)將實(shí)現(xiàn)24/7 無(wú)碳能源運(yùn)營(yíng)（無(wú)碳能源是指在產(chǎn)生能量的過(guò)程中沒(méi)有碳原子的參與，不會(huì)產(chǎn)生CO2，例如風(fēng)力、水力或太陽(yáng)能發(fā)電）。

此外，歐美也涌現(xiàn)出了一批頂尖的數(shù)據(jù)中心企業(yè)，比如，美國(guó)的Equinix、Digital Realty Trustlnc、CenturyLink、Verizon、CyrusOne，歐洲的Interxion、Portugal Telecom、Bahnhof，日本的NTT、KDDI 株式會(huì)社等。其中美國(guó)的Equinix 公司是全球數(shù)據(jù)中心行業(yè)里無(wú)可爭(zhēng)議的領(lǐng)頭羊，公司旗下大型數(shù)據(jù)中心超過(guò)150 多個(gè)，遍布美洲、亞太、歐洲及中東等14 個(gè)國(guó)家(地區(qū))，其主要客戶為亞馬遜、微軟、ebay、通用電氣等國(guó)際知名企業(yè)，在節(jié)能降碳方面也位于世界前列。歐洲的Interxion 公司還率先使用了100%可持續(xù)能源（包括太陽(yáng)能和風(fēng)能）為其遍布?xì)W洲的數(shù)據(jù)中心提供電力，開(kāi)發(fā)了地下水冷卻節(jié)能措施，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心還采用了余熱回收技術(shù)，將數(shù)據(jù)中心多余的熱能回收為住宅供暖，從而大大提高了能源利用水平。

2.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)發(fā)展概況

與歐美國(guó)家相比，我國(guó)的數(shù)據(jù)中心發(fā)展起步較晚，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入中國(guó)，機(jī)房的概念才隨之興起，后來(lái)隨著電子商務(wù)、智能手機(jī)、應(yīng)用軟件的普及和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心才開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展軌道，數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷擴(kuò)大，能耗也以驚人的速度增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布數(shù)據(jù)，截至2021 年底，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)到了520 萬(wàn)架，近五年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)了30%，大型數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)到了420萬(wàn)架，占比80%，近幾年機(jī)架數(shù)量變化趨勢(shì)如圖4 所示［18］。2021 年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心總用電量已突破900 億kWh，年增長(zhǎng)率超過(guò)了7%［19］，預(yù)計(jì)到2025年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量將達(dá)1 200億kWh以上。

圖4 我國(guó)近幾年數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)

根據(jù)《全國(guó)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引(2020)》數(shù)據(jù)，2019 年度全國(guó)在用超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.46，大型數(shù)據(jù)中心平均PUE 為1.55。根據(jù)《2021 年中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)報(bào)告》，2021 年度全國(guó)數(shù)據(jù)中心平均PUE 為1.49。其中按照地區(qū)統(tǒng)計(jì)分析，華北、華東的數(shù)據(jù)中心平均PUE 接近1.40，規(guī)?；⒓s化和綠色化水平較高。華中、華南地區(qū)受地理位置和上架率及多種因素的影響，數(shù)據(jù)中心平均PUE 值接近1.60［19］。2020 年度和2021 年度獲評(píng)國(guó)家級(jí)綠色數(shù)據(jù)中心的分別有60 家和44 家，其中囊括了移動(dòng)、電信、聯(lián)通、百度、阿里巴巴、萬(wàn)國(guó)、騰訊等多家知名巨頭企業(yè)，獲評(píng)的數(shù)據(jù)中心能源利用效率都處于行業(yè)前列，原則上PUE 值都會(huì)低于1.4，這充分證明我國(guó)數(shù)據(jù)中心在節(jié)能降碳、綠色發(fā)展方面已經(jīng)取得了一些成效且部分?jǐn)?shù)據(jù)中心已經(jīng)達(dá)到全球頂尖水平。比如，中國(guó)電信在內(nèi)蒙古建設(shè)的數(shù)據(jù)中心園區(qū)，充分發(fā)揮毗鄰京津的天然地理優(yōu)勢(shì)和氣候、能源、環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)格按照世界一流、綠色低碳要求進(jìn)行建設(shè)，預(yù)計(jì)PUE 值可優(yōu)于1.2。阿里巴巴的杭州仁和數(shù)據(jù)中心，采用了服務(wù)器全浸沒(méi)液冷、高壓直流、供配電分布式冗余、智能AI優(yōu)化算法等多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，是中國(guó)首座綠色等級(jí)達(dá)5A 級(jí)的液冷數(shù)據(jù)中心，年平均PUE 可低至1.12。此外，阿里云還宣布投資2 000 億元用于核心技術(shù)攻關(guān)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)和綠色發(fā)展［20］，騰訊也宣布未來(lái)將投資5 000 億元用于數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展［21］，光環(huán)新網(wǎng)、萬(wàn)國(guó)數(shù)據(jù)、世紀(jì)互聯(lián)、有孚網(wǎng)絡(luò)也都相繼加入投資建設(shè)布局之中。

從我們國(guó)家陸續(xù)發(fā)布了關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)的相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)之后，新建的數(shù)據(jù)中心基本都嚴(yán)格按照能效約束指標(biāo)進(jìn)行建設(shè)，先進(jìn)的節(jié)能、低碳、綠色技術(shù)也得到了推廣應(yīng)用，但仍存在上架率不高、空置、能源浪費(fèi)問(wèn)題。除此之外，一些小規(guī)模數(shù)據(jù)中心起初建設(shè)是為了滿足企業(yè)或政府部門(mén)自身需要而建立，具有規(guī)模小、分布散、能效低的特點(diǎn)，PUE 表現(xiàn)較差，可能會(huì)高于1.7，甚至在2.0 以上。綜合考慮以上幾個(gè)因素，我國(guó)數(shù)據(jù)中心行業(yè)整體的能源利用水平還沒(méi)能達(dá)到我們的期望水平，就整體而言，我們與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在能源利用水平、節(jié)能降碳、綠色發(fā)展上還有一定差距。

3 數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳綠色發(fā)展的挑戰(zhàn)與對(duì)策分析

3.1 節(jié)能降碳綠色發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1）指標(biāo)資源稀缺，短期內(nèi)存在上架率不足現(xiàn)象

一系列嚴(yán)格的政策和標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展起到了保駕護(hù)航的作用，但同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)中心的準(zhǔn)入門(mén)檻，尤其是在北上廣深等這些資源稀缺的一線城市，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)指標(biāo)已經(jīng)成為稀缺資源。一些通信和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)資源，超前進(jìn)行布局，在沒(méi)有足夠的客戶資源的情況下，依然大刀闊斧地建設(shè)數(shù)據(jù)中心，這就造成部分?jǐn)?shù)據(jù)中心存在空置、利用率不高的現(xiàn)象。此外，由于企業(yè)初期建設(shè)定位并不明確、產(chǎn)業(yè)生態(tài)也不夠完善，機(jī)柜資源與客戶資源以及銷(xiāo)售模式不匹配等原因，導(dǎo)致有些新建的數(shù)據(jù)中心上架率不能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。根據(jù)《2021年中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)報(bào)告》數(shù)據(jù)，在整體上架率方面并非像我們想象的那樣樂(lè)觀，華東、華北、華南地區(qū)上架率約在60%～70%，其他地區(qū)只有30%～40%［19］，造成了能源與資源的浪費(fèi)，不利于數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展。

2）節(jié)能降碳難推進(jìn)，技改難度與投資風(fēng)險(xiǎn)并存

一方面是新建數(shù)據(jù)中心蓬勃建設(shè)，卻存在上架率不高、空置、能源浪費(fèi)等問(wèn)題，另一方面是小規(guī)模數(shù)據(jù)中心面臨著節(jié)能改造難度大和可能被關(guān)?；蛑亟M的雙重困境。在數(shù)據(jù)中心發(fā)展初期階段，由于金融、通信、科技等發(fā)展的需要，我國(guó)建設(shè)了一些小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心（目前機(jī)架數(shù)量約有100萬(wàn)架）。這些數(shù)據(jù)中心大多散點(diǎn)分布，具有規(guī)模較小、設(shè)備老化、PUE 值高的特點(diǎn)，其所承擔(dān)的業(yè)務(wù)種類(lèi)也不盡相同，比如涉及金融證券，電力調(diào)度、政務(wù)中心、電商服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，迫于政策壓力與自身發(fā)展需要，這些數(shù)據(jù)中心不得不盡快進(jìn)行節(jié)能改造，可由于建設(shè)時(shí)間早，普遍存在計(jì)量器具不完備、場(chǎng)地空間受限、改造成本高昂、改造周期長(zhǎng)等各種問(wèn)題。此外，由于數(shù)據(jù)中心是信息技術(shù)高度集中的場(chǎng)所，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、連續(xù)性具有嚴(yán)格的要求，如果要進(jìn)行節(jié)能改造還必須要征得用戶的許可，否則稍有不慎就可能給企業(yè)造成重大損失，繼而導(dǎo)致客戶資源流失，這也間接增加了數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能改造的難度。

3）東西部算力供需不匹配，資源整合有待提高

上升到全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系的層面看，2022 年8 個(gè)國(guó)家算力樞紐新建的數(shù)據(jù)中心近70個(gè)，機(jī)架數(shù)量達(dá)150 萬(wàn)架，其中西部超過(guò)60萬(wàn)架，規(guī)模同比翻了一番。隨著“東數(shù)西算”工程進(jìn)入全面建設(shè)階段，會(huì)有更多的數(shù)據(jù)中心將向資源豐富的西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)中心的規(guī)?；?、集約化、綠色化也將逐漸顯現(xiàn)，但對(duì)照“東數(shù)西算”的預(yù)設(shè)目標(biāo)，面對(duì)更廣域、更多方參與和更高品質(zhì)要求下的數(shù)據(jù)和應(yīng)用流動(dòng)場(chǎng)景，現(xiàn)有的技術(shù)能力、建設(shè)水平、市場(chǎng)供需等方面仍面臨著大量挑戰(zhàn)，比如算力和網(wǎng)絡(luò)、末端應(yīng)用的融合，算力與供給的匹配等。相關(guān)研究顯示，西部地區(qū)的數(shù)據(jù)中心上架率明顯偏低，其中，西南地區(qū)平均為41%，西北地區(qū)平均上架率只有34%。由于東西部地區(qū)科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，東部地區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)處理的需求和對(duì)數(shù)據(jù)中心的算力需求明顯高于西部地區(qū)，而跨省傳輸數(shù)據(jù)存在費(fèi)用高、網(wǎng)絡(luò)寬帶小、延時(shí)長(zhǎng)等諸多不利因素，加之不同地區(qū)的數(shù)據(jù)中心和算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)并不完全統(tǒng)一，地域之間的高速網(wǎng)絡(luò)通道并不完備，這使得東西部地區(qū)的算力資源不能有效整合，算力需求和供給也不相匹配。

3.2 節(jié)能降碳綠色發(fā)展的對(duì)策分析

1）深挖節(jié)能潛力，推廣先進(jìn)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心的用能結(jié)構(gòu)主要分為信息設(shè)備系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，其中信息設(shè)備系統(tǒng)約占總能耗的42%，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)約占40%。節(jié)能降碳的改造重點(diǎn)在于信息設(shè)備系統(tǒng)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。在信息設(shè)備系統(tǒng)方面，較為先進(jìn)的有基于ARM64 位架構(gòu)低功耗服務(wù)器技術(shù)、基于CPU 加速的異構(gòu)計(jì)算技術(shù)、長(zhǎng)效大容量光盤(pán)庫(kù)存技術(shù)以及磁光電融合存儲(chǔ)技術(shù)等。在通風(fēng)制冷系統(tǒng)方面，較為先進(jìn)的有間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)、頂置自然對(duì)流零功耗冷卻技術(shù)、無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能蓄冷技術(shù)以及單相浸沒(méi)式液冷技術(shù)等。對(duì)于新建數(shù)據(jù)中心而言，國(guó)家和地方政府都有嚴(yán)格的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和能效指標(biāo)約束，加之新建項(xiàng)目不受場(chǎng)地條件限制等，在前期論證、指標(biāo)獲取和設(shè)計(jì)階段往往都能按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，但仍需加強(qiáng)對(duì)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的管理和評(píng)估，從而杜絕建而不用的浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼、指標(biāo)獲取等多種優(yōu)惠方式，鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)展先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與嘗試，鼓勵(lì)企業(yè)使用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等新能源替代傳統(tǒng)能源。對(duì)于小規(guī)模數(shù)據(jù)中心，應(yīng)充分利用第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)，逐一開(kāi)展節(jié)能診斷，深度挖掘節(jié)能潛力，根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)中心的具體情況“量身定制”節(jié)能整改方案，并限期進(jìn)行整改，推進(jìn)數(shù)據(jù)中心優(yōu)化升級(jí)。

2）加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)察，提升能效約束作用

近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和其能源消耗的持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心也成為了節(jié)能監(jiān)察的重要領(lǐng)域之一。根據(jù)工信部《數(shù)據(jù)中心能效專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)察工作手冊(cè)（2021）》，我國(guó)數(shù)據(jù)中心主要監(jiān)察內(nèi)容包括電能利用效率、總用電量、IT 設(shè)備用電量、能源計(jì)量器具配備情況等。我國(guó)《節(jié)約能源法》對(duì)重點(diǎn)用能單位超出限額標(biāo)準(zhǔn)用能的有明確處罰措施，但對(duì)于數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域尚未明確（尤其是用能總量未達(dá)到重點(diǎn)用能單位要求的），從全國(guó)范圍來(lái)看，也鮮有超標(biāo)數(shù)據(jù)中心的處罰案例。節(jié)能監(jiān)察是政府部門(mén)貫徹落實(shí)節(jié)能法律法規(guī)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的重要抓手，也是倒逼企業(yè)開(kāi)展節(jié)能降碳、優(yōu)化升級(jí)的重要法律舉措。應(yīng)加大能耗限額強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)法力度，充分利用節(jié)能監(jiān)察的工作成果，對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分類(lèi)管理，制定黑白名單，將PUE 較高、規(guī)模較小、投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益差的數(shù)據(jù)中心逐步納入產(chǎn)業(yè)限制和淘汰目錄，引導(dǎo)鼓勵(lì)企業(yè)積極開(kāi)展節(jié)能技術(shù)改造或者進(jìn)行合并重組，從而推動(dòng)全行業(yè)的綠色發(fā)展。

3）多措并舉持續(xù)發(fā)力，推動(dòng)“東數(shù)西算”全面建設(shè)

隨著我國(guó)“東數(shù)西算”工程的全面建設(shè)，國(guó)家級(jí)超級(jí)計(jì)算中心與基礎(chǔ)服務(wù)已經(jīng)取得了令世界矚目的成就，有些領(lǐng)域也進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列。但在技術(shù)能力、統(tǒng)籌布局、市場(chǎng)化匹配等方面仍需持續(xù)發(fā)力。在技術(shù)層面，可以借鑒數(shù)據(jù)網(wǎng)格、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、廣域與分布式文件系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)新一代分布式數(shù)據(jù)訪問(wèn)協(xié)議、存儲(chǔ)系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件的研發(fā)應(yīng)用，建立健全算網(wǎng)融合、算力融合、數(shù)據(jù)共享安全等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，加快建設(shè)統(tǒng)一開(kāi)放的應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)。在政策層面，鼓勵(lì)和支持各地出臺(tái)優(yōu)惠配套政策，為遷移的企業(yè)提供更多實(shí)惠，降低算力使用成本和門(mén)檻，吸引更多企業(yè)和用戶向西部搬遷，著力解決東西部算力供需不匹配的問(wèn)題。在統(tǒng)籌建設(shè)布局上，要加快算力向規(guī)?；⒓s化方向升級(jí)，加快高速網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，逐步完善云資源的接入和一體化調(diào)度機(jī)制，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的安全區(qū)域以及不同區(qū)域之間的訪問(wèn)權(quán)限，嚴(yán)格做好網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)?？傮w而言，我國(guó)的“東數(shù)西算”工程是一項(xiàng)規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、應(yīng)用多的重大工程，需要東西部協(xié)同聯(lián)動(dòng)，從統(tǒng)籌布局、頂層設(shè)計(jì)、法規(guī)政策、技術(shù)創(chuàng)新等多個(gè)方面努力。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展已經(jīng)取得了初步成效，但整體發(fā)展仍面臨著多方面的挑戰(zhàn)，一方面是新建數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)量不斷增加，但仍存在上架率不足、指標(biāo)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，另一方面是“小老散舊”數(shù)據(jù)中心依然存在，且節(jié)能改造存在一定難度，急需加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。此外還有，隨著“東數(shù)西算”工程的全面建設(shè)推進(jìn)，還存在東西部供需不匹配、算力與網(wǎng)絡(luò)未融合、關(guān)鍵技術(shù)有待突破等一系列問(wèn)題。面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，需從多方面入手，在統(tǒng)籌建設(shè)布局上，要加快算力向規(guī)?；⒓s化方向升級(jí)，加快建設(shè)高速網(wǎng)絡(luò)，完善一體化調(diào)度機(jī)制，協(xié)調(diào)東西部資源，形成全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系。在技術(shù)應(yīng)用上，要嚴(yán)格把控新建數(shù)據(jù)中心審批的各個(gè)環(huán)節(jié)，推廣節(jié)能綠色技術(shù)應(yīng)用，淘汰節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)效益差的“小老散舊”數(shù)據(jù)中心，同時(shí)加大對(duì)算網(wǎng)融合、算力融合、高速網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)安全等先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)投入。在政策法規(guī)層面，要盡快出臺(tái)一體化發(fā)展的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及“東數(shù)西算”相關(guān)優(yōu)惠配套政策，同時(shí)加強(qiáng)節(jié)能執(zhí)法監(jiān)察，提升能效約束作用，為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展保駕護(hù)航?？偠灾?，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，涉及多方面的因素，必須要將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、全局統(tǒng)籌設(shè)計(jì)以及法規(guī)政策完善等多方面有機(jī)結(jié)合起來(lái)共同推進(jìn)。