国外典型案例对我国绿色数据中心发展的启示

回顾了我国绿色数据中心的发展现状，讨论了目前绿色数据中心建设面临的挑战和问题，分析了国外数据中心的先进经验做法，为我国绿色数据中心的发展提出了几点启示。

绿色数据中心是我国算力基础设施未来重要的发展趋势，是保障资源环境可持续发展的基本要求，是实现碳达峰碳中和目标的重要任务。欧美一些发达国家数据中心的绿色低碳化发展迅速、技术先进，积累了丰富的经验和案例。我们可以有效借鉴其先进技术、经验方法及发展模式，为我所用，推动我国绿色数据中心的建设和发展。

数据中心是数字经济时代重要的新型基础设施，承担着算力设施重要角色。但是数据中心也是能耗大户，是主要的碳排放来源之一。据统计，2022年全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时，占全社会用电量约3%。因此，绿色低碳成为数据中心的主要发展方向。国家高度重视绿色数据中心的发展，相关部门出台了一系列政策制度，持续推进绿色数据中心建设。据工信部数据统计，截至2024年6月，全国已累计建成246家绿色数据中心，涵盖通信、互联网、公共机构、能源、金融、智算等领域。我国绿色数据中心建设已经取得了一些成绩。一是我国绿色数据中心在电能利用效率（PUE）、可再生能源利用率、水资源利用效率（WUE）等方面均有很大提高。据统计，2023年国家绿色数据中心PUE平均值为1.26，部分数据中心的PUE值约1.15；可再生能源电力平均利用率达到50%以上，部分数据中心可再生能源利用率达到100%。二是国家在绿色数据中心的标准体系建设方面也不断加快脚步，标准体系逐步完善。据统计，截至2024年6月，我国共规划标准175项，正式发布国家和行业标准46项，在研标准37项，为绿色数据中心的建设发展提供了技术指引和重要支撑。三是我国绿色数据中心的节能低碳技术也不断发展。工信部已经陆续发布多批《绿色数据中心先进适用技术目录》，引导数据中心积极采用先进绿色技术，构建绿色数据中心。

一是数据中心的清洁可再生能源使用比例较低，资源与需求分配不均衡。目前，我国数据中心清洁能源的使用比例逐年增加，但是相比欧美绿色数据中心仍然较低。此外，清洁可再生资源大部分在西部地区，而数据中心算力需求集中在东部地区，供需分配严重不平衡，可再生清洁能源的市场交易机制不完善，导致数据中心绿色低碳发展难度加大。

二是与数据中心相关的下一代能源技术和先进低碳技术及产品仍需研发创新。我国一直致力于先进节能降碳技术的开发应用，但是在下一代地热技术、核聚变技术、先进液冷技术、先进余热回收再利用技术、碳捕捉碳消除技术、先进储能技术、氢能技术、智能微电网技术等仍处于研究阶段，尚未广泛应用，而且经验丰富的数据中心专业技术人才依然相对短缺，仍需加强人才培养力度，以促进技术研发创新。

三是数据中心全生命周期的管理及能耗监测体系仍不健全。我国数据中心发展速度很快，但是与之相配套的管理机制、考核评价及惩罚激励机制尚不健全，尤其是绿色数据中心全生命周期的监管体系仍需完善。此外，我国大部分数据中心尚未研发应用能耗监测系统平台，对数据中心能耗数据重视程度不足，数据采集不全面，能耗监控能力较弱，缺乏对数据中心能耗的动态监测和管理调节能力。

四是绿色数据中心的相关标准和评估认证等服务产业体系尚需开发。目前，覆盖绿色数据中心建设、运营、管理、评估等全生命周期的标准体系仍需加快研制和应用，尤其是算力能效、液冷技术、源网荷储、算电协同、绿色微电网应用等关键标准研制。此外，绿色数据中心的相关服务产业发展尚未成熟，对服务于绿色数据中心的一系列评估、认证、测试等业务的产业体系仍需完善。

国外典型数据中心绿色发展的经验做法

  一是谷歌数据中心

谷歌在数据中心绿色低碳发展方面是先行者之一。一是大力购买清洁可再生能源。2010年开始，谷歌已经在数据中心运营区域增加了光伏和风电能源等清洁能源的采购，以期实现数据中心清洁能源的100%利用。二是研发无碳能源硬件或软件技术。例如，谷歌推出碳智能计算平台，利用人工智能与机器学习等技术，根据运行负荷来弹性匹配相应的清洁能源，动态调整使用绿电的运算需求；与DeepMind共同开发了AI推荐系统，利用相关冷却设备的运行数据，使用机器学习自动优化数据中心的冷却系统。三是推进下一代能源技术的开发。2021年5月，谷歌和清洁能源初创公司Fervo签署了开发下一代地热发电项目协议；2022年7月，谷歌投资了核聚变初创公司TAE Technologies，建造名为“哥白尼”的下一代核聚变机器。四是利用液冷技术和余热回收利用。谷歌在数据中心引入了先进的液冷技术系统，显著提升了数据中心的能效比（PUE）；还开展了数据中心热量回收项目，将热量用于自己的办公区域，并与所在城市共享热量，满足地区供暖需求。

  二是微软数据中心

2020年，微软提出到2025年实现100%采用可再生能源，到2030年实现“碳负排放”的目标，微软正在加快数据中心的绿色低碳发展脚步。一是大力购买清洁能源。2024年5月，微软与布鲁克菲尔德资产管理公司签署协议，将投资100多亿美元开发可再生能源发电能力，以满足人工智能和数据中心日益增长的需求。二是推进数据中心的微电网和储能产品的研发和应用。微软在加利福尼亚州圣何塞数据中心集成可再生微电网，提供弹性电力，使用可再生天然气代替柴油，为其紧急备用发电机供电；微软和巴拉德动力系统合作开发大型氢燃料电池技术，采用储能电池和低碳燃料（氢燃料）为数据中心提供可靠和可持续的备用电源。三是加速下一代新能源技术的开发。例如，2023年微软与Helion Energy公司签署了核聚变发电领域的首个商业协议；2024年微软聘请了首位核技术主管阿奇·马诺哈兰来完善和实施全球小型模块化反应堆和微型反应堆能源战略，进军小型模块化反应堆领域。

几点启示

  1.建立健全支持数据中心使用清洁可再生能源的政策体系

一是加大清洁可再生能源使用的支持力度，优化调整数据中心的能源结构，建立以清洁可再生能源为主体的新型能源系统；二是加快清洁可再生能源开发、输送以及存储等超大容量新型基础设施的建设，充分保障数据中心对清洁能源的使用；三是加大政策支持力度，扶持和完善分布式光伏、分散式风电等清洁可再生能源项目的建设和发展，提高清洁能源产能，从供给侧提高数据中心清洁可再生能源的占比；四是疏通清洁可再生能源资源分布和电力需求区域不匹配的堵点，推动可再生能源绿电交易、绿证交易和碳交易市场的建设和发展，促进数据中心使用绿电以降低碳排放。

  2.加快新能源技术和先进低碳技术及产品的开发利用

一是加强绿色数据中心相关专业技术人才的培养力度，强化与高校的合作联培；二是建立完善的产学研用合作模式，充分发挥科研院所的研究能力，加强绿色低碳先进关键技术的攻坚力度；三是利用揭榜挂帅，大力推动核聚变、氢能、氢燃料电池等下一代新能源技术的研发创新，提高清洁可再生能源的开发水平；四是加强清洁能源储能、先进液冷技术、余热回收利用技术的创新应用，系统优化提升数据中心整体能耗；五是加快智能微电网的研发应用和推广，为数据中心建设弹性的新型电力系统，提高电力系统的无碳化水平。

  3.重视数据中心的数据采集和应用，强化数据中心全生命周期管理

一是加强全国能源供应数据和数据中心电力需求数据的采集和监测，深化能源相关数据的统计分析和应用；二是建立数据中心数字化能源调控平台，实现数据中心所需可再生能源的动态匹配和交易，提高数据中心算力和绿电的协同能力，最大化使用可再生能源；三是设计研发智慧运维技术，根据数据中心运算负载需求，动态调整数据中心服务器工作负荷，寻找降低能耗和碳排放的最优运行量，实现精细化控制；四是研发智能化数据中心综合管理系统，实现数据中心全生命周期各环节的智能化管理和监测，提升管理效率，降低碳排放。

  4.加强数据中心绿色低碳评估认证和咨询等第三方服务机构的建设和能力提升