■本報實習記者 齊琛冏
近日，風頭正勁的“新基建”將大數據中心（以下統稱“數據中心”）納入其中。雲計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術快速發展，數據呈現爆炸式增長，數據中心的建設也在全球成為大勢所趨。
據悉，這是近年來，數據中心首次被中央政府列為“加快建設”的基礎設施條目。據預測，2020年中國數據中心IT投資規模將增長12.7%，超過4100億元，而到2025年，這一投資規模將超過7000億元。
然而數據中心建設在加速發展的同時，帶來的高能耗問題亦不容忽視。因能耗巨大，數據中心被公認為“不冒煙的鋼廠”“能耗巨獸”。數據中心的能源使用與節能降耗成為項目運營方與能源供應方均不得不面對的課題。
建設提速，信息“諾亞方舟”成“能耗巨獸”
數據中心，被比喻為海量信息時代的“諾亞方舟”。行業人士認為，隨著“新基建”的推進，無論是公有云還是私有云，建設都將提速，數據中心新建和擴容步伐會加快，相關設備及服務的需求也會快速增加。
雲計算之外，“新基建”名單中的其他“兄弟”——5G、工業互聯網、人工智能等新興領域技術飛速進步，亦拉動了社會對數據中心的需求。
公開材料顯示，2019年中國數據中心數量約7.4萬個，約佔全球數據中心總量的23%。
互聯網的高速發展、智慧城市的推進使得萬物數據化，數據量和計算量呈指數級爆發，但從全國的角度看，為“計算”而付出的電量增長同樣驚人。
數據顯示，早在2016年，我國數據中心的耗電量就已超過三峽大壩的年發電量，而到2017年，數據中心總耗電量超過三峽大壩和葛洲壩電廠發電量之和。華北電力大學2018年發佈的《點亮綠色雲端：中國數據中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告顯示，2018年我國數據中心總用電量約160TWh，比上海市2018年全社會用電量還多。
清華大學能源互聯網創新研究院助理研究員王永真介紹，數據中心的能耗主要分IT設備及系統、空調散熱系統、照明設備等三個部分，且能耗強度很高，是常規辦公大樓的數十倍以上。
為減少高能耗，提高空氣質量，在全國興建數據中心的浪潮中，北京、上海等城市卻開始“減速”，控制和規範數據中心的建設。北京市於2018年發佈文件，要求中心城區全面禁止新建和擴建數據中心，上海則嚴格控制新建數據中心，確有必要建設的，必須確保綠色節能。
中國電子技術標準化研究院等單位發佈的《綠色數據中心白皮書2019》（下稱“白皮書”）指出，中國的數據中心能耗總量高速增長，明顯高於世界平均水平。隨著數據中心的規模越來越大、數量越來越多，耗電量出現激增。數據中心的高能耗，不僅給企業帶來了沉重的負擔，也造成了全社會能源的巨大浪費。
“綠電”普及，促可再生能源消納與數據中心降本兼得
就像電腦需要散熱一樣，數據中心需要大量能源用來冷卻。據悉，冷卻部分的用能佔到非核心設施用能的60%以上。
因此，常年溫度涼爽偏低、可再生能源豐富的地區備受各大數據中心青睞，並且已有了不少成功案例。
貴州省貴安新區是我國首個國家級大數據綜合試驗區，其吸引了谷歌、阿里巴巴、騰訊等近300個數據項目入駐。
據前瞻產業研究院分析，“電夠便宜”是貴安新區吸引數據中心落地的原因之一。貴州省是“西電東送”的主要省份，電力資源豐富。該省比其他省份便宜一半以上的電價，可解決數據中心耗電量大的痛點。2019年12月，蘋果iCloud中國（貴安）數據中心正式通電，據瞭解，該中心將採用100%可再生清潔能源供電，這也是中國第一個100%使用可再生能源的數據中心。
為兼顧數據中心用能和新能源消納雙重需求，2019年，國家工信部等三部委聯合發佈的《關於加強綠色數據中心建設的指導意見》（下稱“意見”）提出，到2022年，數據中心平均能耗基本達到國際先進水平，水資源利用效率和清潔能源應用比例大幅提升。意見同時鼓勵數據中心直接與可再生能源發電企業開展電力交易，購買可再生能源綠色電力證書。
國網冀北電力有限公司（下稱“國網冀北電力”）相關負責人向記者介紹，位於河北張家口的阿里巴巴張北數據中心就通過當地的可再生能源電力交易平臺購買電力，促進可再生能源就近消納，降低了企業用能成本。
然而王永真表示，數據中心幾乎需要全年不間斷運行，對電能、冷能供應的穩定性要求極高。
可再生能源則具有間歇不穩定的特點，其是否可以滿足數據中心的用能需求？對此，白皮書指出，數據中心使用可再生能源不無裨益。
例如，可再生能源發電是高度模塊化的，可以通過逐漸增加發電容量來匹配負載的增長，這就減少了數據中心因電力系統超額配置導致的損失。同時，可再生能源發電系統規劃籌建時間比傳統發電廠短很多，可降低投資和監管的風險。因此，提高可再生能源利用效率可以作為推動數據中心綠色化建設的主要方向。
國網河南綜合能源服務有限公司運營總監、中國能源研究會儲能專委會會員劉浩告訴記者，提高新能源對大數據中心供電的可靠性，發展儲能也很有必要。例如，分佈式新能源通過儲能可在大數據中心就近消納。
和以上地區相比，沒有涼爽、低成本可再生能源等明顯優勢，但位於用戶中心的北京、上海、粵港澳大灣區等地的數據中心又該選擇怎樣的能源供應模式？
對此，王永真分析，從綜合能源系統效率上來講，天然氣冷熱電聯供效率高，且系統輸出的熱電比特別適合數據中心的負荷特徵，能夠提高供能系統的設備利用率。因此，應結合當地資源稟賦，因地制宜，合理構建基於天然氣聯供的數據中心多能互補綜合能源系統。
問題諸多，兼顧“產消”的綜合能源系統亟待構建
據瞭解，數據中心的能耗相對於其他的建築能耗有其自身特殊性，耗能設備的種類繁多、專業性強，其節能是一項多專業綜合的系統工程。
白皮書指出，我國的數據中心存在能效管控技術不完善、能耗統計指標不細化、能耗預警機制不健全、能耗檢測與節能體系不成熟等問題。
如何系統化推動數據中心能源系統的優化，進而節能減排？王永真建議，對有條件的地區，首先要考慮做好基於“產消者”視角的數據中心綜合能源系統的頂層設計。
“數據中心完全可以被看成具有能源生產和消費雙重身份的‘產消者’”。他具體解釋道，一方面，作為能源消費者，數據中心節能降耗的首要任務就是負荷側能耗的降低。具體措施包括採用更節能的機架、服務器及運行策略、配電系統和空調系統的優化，甚至自然或免費冷源的使用等。另一方面，作為能源生產者，數據中心也可以供能，比如用熱泵技術回收數據中心大量的低品位餘熱，用於周邊建築的採暖、生活熱水供應或泳池加熱，不僅節省建築採暖費用，還能夠降低數據中心散熱能耗。
王永真進一步介紹，數據中心作為“產消者”，其頂層規劃既要考慮自身能效的提升，又要考慮上下游能源的供應和需求，例如，上游能源資源功率和價格波動的特性，能夠利用的能源種類、數量等；下游要考慮負荷的種類、波動、用能成本及可靠性、社會環境效益等，因此，其節能減排會變得複雜。但是從全局優化的角度看，數據中心綜合能源系統的效率會得到提高，能耗成本會實現優化，同時能夠與周邊能源供應與消費的上下游實現共贏。
因此，他建議將數據中心能源系統的規劃提前納入所在園區基礎設施的一體化建設規劃，統一施策，這樣不僅有利於提供更加優質的綜合能源服務，對園區的招商引資也具積極促進作用。
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