加速数据中心“绿色转型”赋能数字经济低碳发展

一、数据中心已成为我国数字经济发展不可或缺的基石

近年来，随着信息技术的不断进步和发展，数字经济逐步成为驱动我国经济增长的核心力量。数据中心作为数字经济的主要载体，经历了从无到有、从小到大、从单一到多元的发展过程，建设体量、市场规模及企业数量持续扩张。

1.数据中心建设体量不断扩大

高速增长的数据产量推动数据中心建设加速。随着人工智能、物联网、工业互联网等技术的不断进步，各类新应用和新场景不断涌现并逐渐普及，海量终端设备产生了大量实时数据。2022年我国数据产量达到8.1ZB，占全球数据产量的10.5%，位居世界第二。截至2022年底，我国数据存储容量规模超1000EB；其中数据存储量达724.5EB，占全球数据总存储量的14.4%。数据中心是承载这些海量数据存储与运算处理的物理载体，也是数字化发展的关键基础设施。

数据中心机架规模高速增长。按照功率密度为2.5千瓦的标准机架来统计，2017年我国在用数据中心机架规模仅166万架，截至2022年底，全国在用数据中心机架总规模已经超过650万标准机架，年复合增长率达31.4%，其中大型以上数据中心机架规模占比达到80%以上。2022年有超过60个新建数据中心项目开工，新建标准机架规模超130万架，其中以西部数据中心为主。随着“东数西算”工程进入全面建设阶段，预计至“十四五”规划期末，我国数据中心机架规模有望增至1400万架，规模总量将是2022年的两倍，总增量投资约7000亿元。

数据中心算力加速渗透至各领域。工信部数据显示，2022年我国算力规模为180EFLOPS，并加速向政务、工业、交通、医疗等各行业各领域渗透。截至2023年6月底，我国在用数据中心算力总规模达197EFLOPS，位居全球第二。其中，有超过20%的算力是可以用于人工智能模型训练和推理的智能算力。近5年我国算力总规模年均增速近30%，存力总规模超1080EB。预计到2025年，我国数据中心算力总规模将达到300EFLOPS。

2.数据中心市场规模高速增长

尽管受宏观经济增速下行等因素影响，2022年我国数据中心规模增速有所放缓，但仍达26.7%，市场规模总量超1900亿元。这得益于2022年初全面开启的“东数西算”工程，各企业积极对接和融入这一国家工程，推动多个数据中心项目从图纸变为现实。随着我国各地区各行业数字化转型工作的深入推进，数据中心市场规模将继续保持高速增长态势。一方面，在政策支持下，我国传统行业数字化转型加速，智慧政务、智能制造、金融科技、智慧医疗等业务场景的规模化应用，将推动传统行业企业数据中心业务需求快速发展。另一方面，虽然消费互联网用户规模趋于饱和，但其用户资源积累将支撑数据中心业务需求稳定增长。此外，人工智能和大数据等新应用也将带动数据中心算力需求的大幅增加。预计2023年我国数据中心市场规模将达近2500亿元，2025年有望达到万亿级别。

3.数据中心运营企业持续增长

数据中心持证企业数量增长较快。根据工信部制定的《电信业务经营许可管理办法》，从事数据中心运营业务需要取得相应的《增值电信业务经营许可证》。近年来，我国数据中心持证企业数量增长较快，2017年取得互联网数据中心业务许可的企业数为704家，到2023年4月底取得互联网数据中心业务许可的企业达到7174家，企业数量增长较快。

根据资源和运营模式的不同，我国数据中心运营企业分为三类。一是以中国电信、中国联通和中国移动为代表的基础电信运营商。基础电信运营商发展较早，且在基础设施资源、骨干网络带宽资源和互联网国际出口带宽方面具有优势，占据着我国数据中心服务市场的较大比重。截至2022年底，这三家基础电信企业为公众提供服务的数据中心机架数量达81.8万个，对外提供的公共基础算力规模为18EFLOPS。二是专业数据中心服务商，这些企业通过自建数据中心或租用基础电信运营商的数据中心为客户提供服务。近年来，随着互联网行业的蓬勃发展以及云计算、5G和物联网的迅猛发展，专业数据中心服务商数量大幅增加。三是云服务商，主要为客户提供云主机、云存储和特定行业解决方案等服务。这三类运营企业在从事数据中心业务过程中有各自的优势和劣势。

二、“绿色转型”成为我国数据中心发展的重要课题

作为海量数据的主要存储与计算分析实体，数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、冷却系统等基础设施的运行。随着机架规模的扩大，数据中心用电量持续高涨，能耗和碳排放量增长迅速。国际能源机构（IEA）数据显示，2022年全球数据中心用电量为2400-3400亿千瓦时，约占全球总电力需求的1%-1.3%。根据中国信通院统计数据，2022年我国数据中心能耗总量为1300亿千瓦时，同比增长16%；预计到2030年，能耗总量将达到约3800亿千瓦时。在我国“双碳”战略背景下，数据中心“绿色转型”成为其持续发展的重要课题。

数据中心“绿色转型”主要包括三个方向：一是应用先进绿色技术产品，如应用高效制冷和供配电等系统，提升电能利用效率；二是提升可再生能源利用比例，如数据中心集群配套可再生能源电站，可再生能源发电企业向数据中心供电等；三是采取绿色设计、施工、采购与运营管理模式，提高数据中心资源利用效率。2021年以来，我国数据中心运营企业积极响应国家战略，持续开展节能减排技术实践，在应用绿色技术产品、可再生能源基础上，通过参与制冷、供配电、储能等方面新技术的研发和使用，不断提升数据中心绿色化能力。截至2022年底，我国已累计建成153家绿色数据中心，电能利用效率（PUE）平均值为1.27。尽管国家级绿色数据中心PUE值较低，但我国85%的数据中心PUE值仍在1.5-2之间。按照国家政策要求，2023年底新建大型数据中心的PUE值需降到1.3以下，进一步推动PUE值下降，实现节能降耗是我国数据中心未来发展的重点任务。

三、我国数据中心发展趋势分析

1.技术创新将推动服务模式更加丰富

随着新一代信息技术的迅猛发展，技术创新将成为推动我国数据中心持续发展的关键所在。数据中心技术发展趋势主要体现在两个方面：一是基础设施层面，以技术创新促进数据中心基础设施变革、优化数据中心环境的趋势不断增强。高压直流（HVDC）、蓄冷、液冷和储能等技术的应用，将促进数据中心的节能减排和降本增效，有效降低数据中心的运行维护压力。二是IT设备层面，数据中心通过云计算、智能芯片、分布式存储、定制服务器、软件定义网络等技术来提升数据服务能力。我国数据中心服务模式将随着技术的不断提升更加丰富多元，运行效率和算力水平也将持续提高，进一步为国家数字经济发展赋能。

2.能效考核将不断趋严助力实现“双碳”目标

在碳达峰碳中和目标推动下，我国数据中心“绿色转型”成为发展的必然趋势。未来，我国数据中心政策对能效的要求将不断趋严，国家对数据中心的能效考核指标将纳入PUE、CUE、WUE、绿色低碳等级等多个指标，绿色低碳技术在数据中心的应用将更为深入。企业将加快对液冷、蓄冷、自然冷源等高效低碳制冷技术的研发与应用，持续降低数据中心能耗；同时，数据中心也将加快推进采用可再生能源供电，降低数据中心的碳排放。未来，绿色数据中心将成为产业数字化支撑，推动我国各产业绿色发展，为“双碳”目标的实现作出应有的贡献。

3.应用场景持续增多将推动赋能效应深化

目前，我国各个产业数字化转型正处于加速阶段，数据中心越来越多的应用场景将推动其赋能效应进一步深化，未来的发展前景广阔。传统企业将进一步加速“上云用数赋智”的进程，利用能源互联网和工业互联网平台，将数据中心的计算力与企业的生产、经营和管理相结合，助力企业实现精益生产，提升运营效率。随着云计算与边端协同技术的不断发展，数据中心将实现海量终端数据的计算与分析，促进工业互联网与物联网产业的快速发展。随着国家“东数西算”工程的实施，未来我国数据中心总体布局将不断优化，东西部协同发展是必然趋势，中西部数据中心将承载更多应用。此外，复杂多样的应用场景也将推动不同类型数据中心间的算力服务协同发展，不同类型数据中心协同一体模式将成为数据中心算力供给重要形态。

四、我国数据中心“绿色转型”面临的问题与挑战

1.企业节能改造主观能动性待增强

随着我国数据中心投资项目节能审查等监管机制加强，新建大型、超大型数据中心的节能水平持续提升，但存量数据中心电能利用效率仍普遍处于1.5-2的水平，特别是中小数据中心电能利用效率普遍在2以上，远落后于国际领先互联网企业1.1-1.2的水平。大部分老旧数据中心在IT设备、供电系统、制冷系统等方面都还尚未实现能源效率的最大化及对环境影响的最小化，节能空间较大。同时，由于数据中心节能改造成本与改造后获得的电费节约效益相比收益有限，造成运营企业进行节能改造的主观意愿不强。

2.可再生能源应用率待提高

国际互联网大企业都在积极进行绿色化转型改造，促进节能减排。其中，美国谷歌、苹果和Facebook这几大互联网企业已经实现了百分之百应用可再生能源，进一步降低了数据中心碳排放；而亚马逊、微软、Salesforce等其他几家领先互联网企业也承诺将在2025-2035年间实现百分之百可再生能源应用率。相较而言，我国数据中心可再生能源应用率还相对较低，这与我国新能源资源禀赋与用电负荷时空不匹配、电力市场规则束缚、数据中心参与绿色电力交易规模不足等多方面因素有关。

3.热能综合利用潜能待释放

数据中心在运行中消耗大量电力，产生巨大的热能，如果能够充分实现对这些热能的综合利用，将具有良好的经济和节能效益。要实现这个目标需要在数据中心附近配套建设可以消化其余热的热用户，这样才能降低传输成本，避免长途传输带来能量损失。但从我国数据中心实际布局来看，由于周边缺少社区、办公和商业场所、医院、植物馆等热需求大的配套设施，造成数据中心热能无法实现再次利用。

4.能耗及碳排放监测管理能力待提升

目前，我国只有北京和上海等个别城市和区域率先启动了数据中心能耗实时监测系统的建设工作，其它更广泛的地区乃至国家层面都尚未建立起对数据中心能耗及二氧化碳排放的监测、统计、预警、管理手段和机制，导致绿色减排目标呈现散点式的评估与引导，难以形成完整的数据中心减排体系，全局性、系统性的能源及碳排放审计不足，导致管理效率较低。

五、加速我国数据中心“绿色转型”发展建议

随着我国碳达峰碳中和战略部署的全面展开，未来数据中心的节能降碳和绿色化发展压力较大。建议企业、政府、行业等多方发力，携手推动我国数据中心绿色化发展。

1.加强政策引导和统筹管理

出台数据中心绿色低碳高质量发展相关政策，探索建立国家及地区各级数据中心能耗及碳排放监测管理机制，对总体能耗、碳排放、电能利用效率和算力等关键指标进行系统、全面、实时的监测分析，推动对高能耗数据中心开展整合和节能改造。加快实施绿电交易试点，加强对数据中心采购绿色电力的政策扶持。探索创新节能减排管理机制，提升各级政府绿色低碳意识与管理能力，加强资金、能耗指标等支持力度以提升相关企业节能改造积极性。将数据中心纳入城市发展规划，加强与供电、供热等设施协同建设，为数据中心提供充沛的电力保障，促进其就近消纳可再生能源，探索将数据中心余热纳入城市供热体系。

2.建立适应“绿色转型”发展的支撑体系

健全和完善数据中心电能利用率、碳排放强度和可再生能源利用率等核心指标构成的绿色低碳综合评价体系，为企业建设和运营绿色数据中心提供参照标准和技术支撑。加快建立数据中心服务器、存储等IT设备能效标准，为数据中心运营企业建立“绿色采购”制度提供指导，引导设备制造企业完善IT设备节能设计。推动做好新建超大型、大型数据中心和改造升级存量“老旧小散”数据中心的资源环境承载能力评估与空间布局。制订数据中心 “三线一单”生态环境分区管控和准入清单，制订节能审查、能耗双控、碳排放影响评价等技术规范，提供满足市场需求的数据中心绿色低碳等级评估等综合服务。

3.调整数据中心用能结构

创新数据中心就地消纳可再生能源的用电机制，实现数据中心与可再生能源的深度融合。支持数据中心集群配套可再生能源电站，支持数据中心采用大用户直供、拉专线、建设分布式光伏等方式提升可再生能源电力消费。扩大可再生能源市场化交易的试点范围、拓展绿证核发范围，鼓励数据中心企业参与可再生能源市场交易。加快以数据中心作为用电方参与到碳市场交易中，出台与数据中心相关的碳排放权登记、管理和结算细则。

4.加快新型绿色数据中心建设

数据中心运营企业应加大数据中心制冷、供电等基础设施先进节能技术的应用，加大自然冷源、近端制冷等制冷节能技术在新建、改建和扩建数据中心中的应用力度。结合市电可靠性程度和数据中心承载业务的安全性等级要求，推广市电直供、高压直流等节能型供电技术和产品。液冷设备生产企业及相关产业链配套企业加快液冷技术研发、集成和推广，促进液冷产品投资和运行成本下降，提高液冷技术在数据中心的应用价值。

六、总结

我国数据中心在经历了长期的发展后，现已形成了一定的规模和体系。随着国家政策的支持和市场需求的增加，我国数据中心绿色化发展将迎来更加广阔前景和空间。同时，企业转型改造主观意愿不强、可再生能源应用率较低、能耗管理能力不高等影响数据中心绿色化转型的问题和挑战需要重点关注。只有通过技术的不断创新和发展，才能推动我国数据中心实现“绿色转型”，进一步赋能数字经济低碳发展。

本文标题：加速数据中心“绿色转型”赋能数字经济低碳发展

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