數字化的趨勢是不可逆轉的，二十大報告中也明確提出建設數字中國，加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合。數據中心是數字化的基礎設施，其設備的制造過程需要消耗大量化石能源，在使用過程中，也會消耗巨額電量，這些電往往由化石能源轉化而來，數字中心因此被稱為一種“不冒煙的鋼廠”。

 

據中國信通院數據顯示，2021年，我國數據中心用電量2166億度，同比增長44%，整個數據中心的碳排放占數字產業30%以上。目前，耗電量仍以每年28%的增速增長，到2030年將超過3800億度，碳排放超過2億噸。

 

清華大學產業發展與環境治理研究中心主任陳玲對此表示：“企業數字化轉型會存在反彈效應，增大碳排放，對企業來說，不斷擴張與數字化轉型的同時，又要保持減碳，是一個雙重的困境。” 

 

云計算是當前數字化的重要組成，本身是規模產業，自然也是碳排放大戶。2012年，國家能源局原局長張國寶曾表示云計算非常耗能。當時中國聯通數據中心的能耗數據顯示，中心每年耗電99億千瓦時，需要消耗92萬噸標準煤才能提供足夠的電力，而中國電信數據中心年耗電112億千瓦時，總計年需消耗102.95萬噸標準煤。

 

對此，云計算廠商也有自己的降碳計劃。

 

首先是購買風能、太陽能等綠色電力，來替代“化石能源”電力。例如亞馬遜云就在全球建立了379個可再生能源項目，截止到2021年，所使用能源中的85%來自可再生能源。截止2022年5月，阿里云也通過加入張家口“四方協作機制”綠電交易，購買綠電4.5億kWh，減排近40萬噸，阿里云的烏蘭察布數據中心，也將風電光伏使用占比從去年38.2%提高到了45%。

 

其次是提升能源使用效率，減少能源消耗。例如亞馬遜云將數據中心的電源UPS轉換成集中的小型電池組和定制電源，減少了35%的能源轉換損耗。并采用“計算流體學”建模方法優化數據中心設計，來獲得更高的能源使用效率。阿里云也通過采用“高壓直流”技術，節能了13%的能源消耗。華為云通過AI技術進行業務調度、削峰填谷，使服務器負載更均衡，來提升資源利用效率。

 

此外還可以在冷卻技術、數據中心選址和材料等方面降碳。數據中心的冷卻是降低能源消耗和提升能源使用效率的關鍵，亞馬遜云通過蒸發冷卻技術，將室外的熱空氣冷卻后再供給數據中心進行降溫，降低了20%的能耗。阿里云在杭州的數據中心部署的浸沒式液冷服務器集群，將阿里云數據中心的能耗降低了70%以上。

 

在烏蘭察布等西部地區，阿里云等云廠商建設了數據中心，一方面是更利于使用當地綠電，另一方面能利用冷空氣實現自然風冷。數據中心的機柜、服務器等在建造過程中會使用隱含碳排放的材料，亞馬遜云采用了低碳的混凝土來減少間接地碳排。

 

工業信息化部主任單志廣曾表示：“雖然數字化本身存在碳排放，但據相關機構測算，數字化的確能夠通過賦能產業，在未來10年內減少20%的碳排放。所以，國家‘十四五’規劃綱要中也對綠色化提出很多要求，包括提出構建綠色數據中心等。” 

 

在全球積極應對氣候變化的目標下，綠色低碳成了數據中心重要發展方向，美國、歐盟、日本等數字經濟發展基礎較好的國家都在數據中心領域相繼發布政策。國內也在加快對高性能數據中心建設的步伐。據工信部《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》文件顯示，計劃到 2023 年底，全國數據中心機架規模年均增速達到20%左右，總算力超過200EFLOPS，高性能算力占比提升至 10%。 

 

對數據中心“綠色”與否的評價指標主要有三個：電能利用效率、可再生能源結構比例以及碳排放量。其中，電能利用效率是主要的政策抓手。2022年6月，工信部印發《工業能效提升行動計劃》，指出到2025年，新建大型、超大型數據中心電能利用效率需要低于1.3。 

 

電能利用效率也被簡稱為PUE，是數據中心總能耗與IT設備能耗的比值，數值越接近1就代表著其用能效率越高。在各大云廠商的不斷努力下，數據中心的PUE正在不斷地下降。

 

2022年11月7日，在華為全聯接大會上，華為云公布貴安數據中心的PUE已降至1.12。利用全浸沒液冷集群技術的阿里云數據中心，更是將年均PUE降至1.09。百度陽泉數據計算中心模組的年均 PUE 也降低到了1.08。

 

可以說，云計算大廠數據中心的能耗優化速度是驚人的，在2005年，阿里云每10筆電商交易消耗的能源足以煮熟4顆雞蛋，但到2021年就只能煮熟一顆溏心鵪鶉蛋了。中國信通院副院長王志勤表示：“新能源+儲能、液冷、算力網絡、智能運維等新興技術研發及產業應用逐步深化，不斷推動數據中心向‘高技術、高算力、高能效、高安全’的新型數據中心演進。” 

 

云大廠的對節能減排的探索還在繼續，據了解，未來阿里巴巴將用“自然新風冷卻”、“浸沒式液冷”及“AI控溫”等技術取代傳統供電系統和空調制冷系統。未來3-5年，也將把數據中心做到風冷、液冷可以互換的狀態，并最終逐步淘汰風冷技術，讓更節能的液冷技術變成數據中心的默認配置。亞馬遜云科技計劃未來將通過數據中心的設計、可再生能源的使用、提升電力能源的使用效率，以及使用冷卻技術、環保建筑材料等措施，構建一個可持續的云基礎設施。