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数字新基建背后的气候账本

为应对经济下行压力,中国力推数据中心和5G网络建设,但新基建的能源环境足迹值得关注。

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中国电信数据中心,贵州省。图片来源:Alamy

在全球疫情笼罩与经济下行的压力下,中国领导层明确提出要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。“新基建”被赋予了稳投资、稳增长、实现中国经济高质量发展的重要任务。

“新基建”概念最早在2018年底的中央经济工作会议中提出。区别于传统的公路、铁路、建筑等基础设施建设,它更着力于社会的数字化与智能化。而新冠疫情让“新基建”上升到新的政治高度。

但“新基建”热潮之下,数字基础设施的能耗和气候影响是不能不考虑的因素。数据中心和5G网络的建设应当坚持绿色低碳发展,以理性市场需求为出发点,杜绝盲目建设;同时,政府相关部门应当继续加强对新建数据中心合理布局的引导,提高能效,积极引导数据中心产业向可再生能源转型,既能在短期内推动经济复苏,又能在中长期内实现真正高质量、可持续的经济发展。

新基建扩张

2019年6月,工信部正式发放了5G牌照,同年10月底5G投入商用,围绕5G产业的投资迅速展开。工信部2019年通信业统计公报显示,截至2019年底,我国5G基站数超13万个,用户规模以每月新增百万的速度扩张。

2020年是5G建设的关键之年。目前有19个省市的政府工作报告将“推进5G通信网络建设”列入2020年重点工作,各省区市共出台5G政策文件累计达200余个。而三大运营商中国移动、中国电信、中国联通与中国铁塔将在今年投入1973亿元进行5G网络建设,预计2020年底5G基站数超55万个,实现全国所有地市覆盖

作为全球数字经济核心区,中国数据中心领域投资同样火热。2019年中国数据中心数量大约有7.4万个,约占全球数据中心总量的23%。过去三年,中国数据中心的IT投资市场的平均增速为15%,接近全球平均增速的两倍。

根据各省市发改委发布的2020年重点建设项目清单,全国今年约有100个大数据中心与互联网数据中心相关项目。科智咨询预计到2022年,中国IDC市场规模(包括托管业务、CDN业务及公共云业务)将增长至3201亿,将是2012的15倍。

 

能耗难题

与5G与数据中心发展规模同样迅猛的是能耗数据。

《中国数据中心冷却技术年度发展报告2016》显示,数据中心需要保持24小時不间断运行,主要能耗来自于IT设备和为IT设备降温的制冷设施,分别占数据中心整体能源消耗的40%。

绿色和平与华北电力大学 2019 年的报告显示,2018年中国数据中心总用电量为1,609亿千瓦时,约占中国全社会用电量的2%,超过上海市2018年全社会用电量。照此趋势预计,2023年中国数据中心总用电量将增长66%,达到2,668亿千瓦时。


图片来源:中国数据中心2018-2023年能耗增长预测 © 绿色和平

假如中国的能源结构保持现状,报告估计2023 年中国数据中心用电将会产生1.63 亿吨二氧化碳排放,相当于一个中型国家的碳排放水平。

5G网络同样面临能耗剧增的挑战。根据华为发布的《通信能源目标网白皮书》,虽然5G网络每比特数据的平均能耗仅为4G的十分之一,但是由于5G站点数量是 4G 的 2 至 3 倍,同时拥有更大流量,单设备功耗将是 4G 的 3-3.5倍,网络整体耗电量将比现在翻一倍,每年超过1,000亿千瓦时

根据加拿大麦克马斯特大学的研究预测,2040年信息通信行业(ICT)的碳排放占全球碳排放的比例将从2007年的1.6%上升至14%。2020年,研究预计数据中心占全行业碳排放比例最大(45%),其次是通信网络(24%)与终端设备(31%)。

 

一面是即将腾飞的数字经济,另一面是日益增长的能耗与碳排放。解决数字新基建的能耗问题,已经成为数字新基建实现绿色低碳、高质量发展的关键挑战。

引导数字新基建的绿色发展

对于中国数字新基建的绿色低碳发展,提高能效是基本要求,向可再生能源转型是关键。

工信部《关于加强“十三五”信息通信业节能减排工作的指导意见》提出,“到2020年,通信业能耗基本可比国际先进水平,实现单位电信业务总量综合能耗较2015年底下降10%”,并要求新建的大型、超大型数据中心PUE值达到1.4以下,新能源和可再生能源应用比例大幅提升。

PUE (Power Usage Effectiveness)是衡量数据中心电源使用效率的主要指标,指数据中心总用电量与IT设备总用电量的比值,数值越接近1则表示能耗效率越高。

根据一项针对中国200家大中型企业的访谈发现,2019年,依然有85%的受访企业数据中心PUE在1.5-2.0之间,未来仍有很大的提升空间。

一线城市率先行动。目前,北京、上海、深圳等数据中心集中地区均对低能效数据中心采取严格的限制政策,限制低能效(PUE)的数据中心项目审批,推动行业进行绿色升级。

限制措施不仅是由于数据中心建设和能耗规模增长过快,同样来自于“十三五”能耗总量和强度“双控”目标 (能耗强度降低目标和能耗增量控制目标)的压力。

 

相比于明确的能效目标,中央层面关于数据中心的“可再生能源应用比例大幅提升”的政策更多以引导和鼓励为主,虽明确了大方向,但缺乏具体目标。

绿色和平与华北电力大学合作的报告显示,中国数据中心行业目前尚未形成大规模采购可再生能源电力的趋势。2018 年,中国数据中心平均可再生能源使用占比约23%。仅有少数有零星省市走在前面,统筹数据中心与可再生能源共同发展,比如河北省张家口市。《中国数坝·张家口市大数据产业发展规划(2019—2025年)》提出,到2021年,数据中心对绿色能源的消纳比例上升至70%以上,2025年达90%以上

作为国家级可再生能源示范区和2022年冬奥会的主办地之一,张家口市2017年首创了“政府+电网+发电企业+用户侧”共同参与的“四方协作机制”。通过该机制,阿里巴巴和秦淮数据位于张家口市的数据中心基地在2019年前三季度分别采购了可再生能源1.40亿千瓦时与0.95亿千瓦时。2019 年上半年,该秦淮数据官大数据基地可再生能源使用比例达56%。2019 年8 月,该阿里巴巴数据中心基地可再生能源比例达到40%

除了河北张家口以外,近年来在中央政策的支持下,贵州、四川、内蒙古等可再生能源资源丰富(水、风、光)、气候优良的地区也涌现出多个大数据产业与数据中心的国家级新型工业化产业示范基地。

新增数据中心的建设正在由核心城市逐渐转向环核心城市,以及中西部省市。未来随着5G网络传输技术的进步,数据中心的布局有望向可再生能源丰富的中西部省市进一步深入,实现“西数东输”的畅想。这不仅有助于中西部地区较为丰富的可再生能源的消纳,在越来越完善的能效政策下,也将大力推动数据中心行业往绿色低碳方向发展,实现较高比例可再生能源应用。

国际对于数据中心及ICT产业的降耗与减碳的必要性已有广泛共识。近期,欧盟委员会发布数字战略,指出欧盟的ICT产业应当且能够在2030年前实现碳中和。

而在中国的新基建计划与绿色发展要求下,中国的5G网络与数据中心建设不仅将决定数字经济命脉,还将影响中国未来能否实现绿色低碳发展。

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