东数西算背景下东部城市数据中心绿色高质量发展研究

◆李 杨

数字化与绿色化是经济复苏的主旋律[1]。2020年，全国数字经济规模占GDP比重高达38.6%，2021年预计超过40%，成为驱动经济增长的重要引擎，北上广深杭稳居数字经济一线[2]。数字化为绿色化提供全链条支撑，然而数字化与绿色化协同发展任重道远[3]。作为数字经济核心基础设施与坚实底座，近年来我国数据中心需求以年均约30%的速度增长，随之而来的是年均约28%的耗电量增速，成为能源消耗和碳排放大户[4]。东部一线城市具有国家骨干网核心节点优势，新技术、新应用落地带动数据中心发展，数据中心机架规模比重较高，数产融合加快布局以及都市圈数据加快融合还将催生指数级数据处理需求。东数西算背景下，如何使数据中心在满足城市算力需求、赋能城市活力的同时，符合节能降耗约束、实现绿色高质量发展是迫切需要[5]。

一、东部城市数据中心行业发展现状与问题

在新发展理念和“双碳”背景下，东部各城市积极推动数据中心绿色发展，强化绿色技术应用推广，能源效率不断提升。但随着经济社会数字化发展提速，数据中心能耗总量仍在大幅上升，绿色转型面临挑战。

（一）统筹规划不足，行业高质量发展定位和路径不清晰

为统筹数据中心发展，北上深等多个城市相继出台一系列相关指导意见、规划方案、评价标准等，相比之下，仍然有一些城市尚未出台引导数据中心中长期发展的政策文件，缺乏统筹的空间布局、战略定位和整体能力打造。以广州市为例，对于数据中心如何优化布局缺少量化、细化指导，并且没有及时与广东省相关政策要求有效衔接。例如，《广州市加快推进数字新基建发展三年行动计划（2020—2022年）》提出“重点发展低时延、高附加值、产业链带动作用明显的第一、二、三类业务数据中心”，而省里明确“广州、深圳原则上只可新建中型及以下的数据中心，承载第一、二类业务，第三类业务逐步迁移至粤东粤西粤北地区”。不仅如此，中小数据中心建设标准缺乏，集约化程度不够。虽然东部城市的数据中心建设如火如荼、数量可观，但数据中心发展（特别是自用型数据中心）存在专业化程度低、单体规模小、能耗高、运营能力弱、利用率低等问题。

（二）能耗水平偏高，存量数据中心节能改造任务艰巨

东部沿海城市普遍属于典型能源输入地，数据中心高能耗带来碳排放和供电安全双重挑战[6]。部分数据中心建成较早、能耗水平偏高，随着对PUE（电能利用效率）值的监管愈加严格，节能改造边际效益在逐步降低，进一步提高能效需要投入更多成本，数量庞大的老旧数据中心节能改造任务非常艰巨。数据中心不完全等同于传统“两高”行业，不能照搬管理工业项目的方式，且数据中心关联诸多信息产业，改造的同时确保业务连续不间断是一个现实问题。许多城市对数据中心节能降耗意愿明确，但没有提出明确指标和实施路径，缺少行之有效的手段策略。再者，地理位置、气候等客观因素也影响着不同城市的数据中心自然冷源利用时长和运维成本。实践中，天气炎热地区节能降耗的压力更大。

（三）约束激励机制缺乏，绿色能源替代内生动力不足

随着能耗“双控”向碳“双控”转变，数据中心发展要求也从能源总量控制转为能源总量控制和结构优化并重。从已经发布的政策文件来看，东部大部分城市对于数据中心发展，主要以机架数、能耗指标、上架率、业务类型等指标为规划依据，缺乏对绿色能源使用的具体指引和激励机制，对于数据中心的绿色能源使用没有做出明确要求。受本地清洁能源禀赋欠佳的客观因素影响，更为重要的是约束激励机制缺乏，东部许多城市的数据中心绿色能源利用比重偏低，企业绿色能源替代方向不明晰、内生动力不足。

（四）能耗数据采集不够真实全面，未形成系统有效的监管体系

当前数据中心数量规模和应用范围都十分庞大，但是大部分城市尚未搭建统一集中的数据中心能耗数据实时监测系统，没有建立对数据中心能耗及二氧化碳排放的监测、预警、管理机制，对于设备运行状况难以形成系统性的能源管理。实践中，数据中心各类用能指标，不同来源出入较大，且实际能源消耗较统计数据更高。再加之能耗、碳排放信息披露非常有限，一些企业在节能减排宣传时将PUE（电能利用效率）值作为最重要的指标进行宣传甚至夸大，导致PUE的可参照度严重降低。有企业宣传设计PUE值可降至1.1甚至更低，但实际运行中的能耗严重不符。调研发现，许多城市在用数据中心设计PUE平均低于实际运行PUE。由于PUE值不能约束数据中心IT设备能耗，随着IT设备能耗占比越来越高，仅评价PUE值的片面性凸显。

（五）考核与评测机制缺乏，数据中心质量参差不齐

数据中心管理从粗犷发展进入精细管理阶段，例如，北京对数据中心管理，不再单纯依据PUE值，而是综合考量业务功能、能耗、水耗等因素。然而，对数据中心的考核评价具有一定区域特性，特别是PUE（电能利用效率）值和节能措施等受本地气候、自然资源禀赋等影响较大。大部分城市没有针对数据中心绿色等级、安全可靠、服务能力等方面的评测机制，考核约束缺乏导致数据中心质量参差不齐。一些数据中心缺乏能评手续擅自开工建设或投入使用，用能情况长期脱离监管。尤其在当前形势下，节能改造迎来爆发期，有些项目是实打实真改造，有些只是应付了事，看上去做了改造，但因缺乏后续监督管理，节能改造效果既无考核标准，也未开展追踪，相关评价机制、配套监管亟待跟上。

二、先进城市优化数据中心行业发展的经验借鉴

数字化转型带动各行业对数据中心需求呈刚性增长，多个城市围绕数据中心高质量发展出台规范、管理的政策性文件，对数据中心合理布局、绿色发展做出具体要求。

（一）统筹推动数据中心建设与区域功能匹配，规划建设功能明确的数据中心集聚区

数据中心发展应面向城市需求，北上深杭因地制宜找准自身定位开展数据中心规划布局，聚焦打造具有地方特色、服务本地的数据中心。例如，定位于打造世界领先的高端数据中心发展集群，北京市推动新增前瞻布局和存量优化提升，在空间上划定功能保障区、改造升级区、适度发展区和协同发展区，并确定新建、关闭、升级改造、整合等不同优化方式的具体指标区间，严格执行分区分类差异化管理措施。深圳则结合大湾区国家战略，定位于建设粤港澳大湾区大数据中心，提出按照“一核两带边缘点”总体布局，形成数据中心核心集聚区、产业发展和科技创新支撑算力带，建立多层级数据中心集群体系。通过具体规划统筹推动数据中心建设与国家重大战略结合，形成功能明确、规模适度的数据中心集聚区，引导数据中心发展与城市资源基础、产业结构、经济水平相适应。

（二）以能效监控为抓手，实现数据中心能耗在线实时监测

将能耗情况纳入统一监控平台是数据中心节能减排的重要前提，北京、上海在全国率先实现能耗在线实时监测。2021年上海发布《数据中心能耗在线监测技术规范(征求意见稿)》，对数据中心能耗在线监测系统相关的配套设施建设提出具体要求，并推动新建和存量数据中心尽快接入市级能耗监测平台，实时监测运行状态。并强化能源及碳排放审计，搭建“上海市数据中心在线能源审计平台”，通过在线填报或数据接口掌握数据中心用能情况，进行达标监测、节能挖潜工作。该平台已经涵盖全市112家互联网数据中心，形成规范的数据中心能耗及碳排放监管机制。2021年北京印发《北京市进一步强化节能实施方案》，提出“年底前完成全市重点用能单位中提供第三方数据中心服务的企业实时电耗数据接入北京市节能监测服务平台，实现实时准确电耗监测”。已有26家企业共40栋数据中心的电耗实时数据接入市节能监测服务平台，助于对用能效率进行及时检查、诊断和评估，提升数据中心节能节电管理时效性和精细化水平。

（三）加大力度推动数据中心可再生能源利用

优化用能结构可以从源头上提高数据中心绿色低碳水平。浙江省将数据中心可再生能源使用率作为绿色节能关键指标，提出到2023年底，全省数据中心可再生能源使用率高于25%，以及到2025年底高于30%的目标。北京则明确要求项目节能报告中应体现可再生能源利用方案，鼓励2021年及以后新建及改扩建数据中心通过自建分布式可再生能源设施、绿色电力交易或可再生能源绿色电力证书认购等方式，每年按10%逐年提高可再生能源利用比例，到2030年实现100%。从2022年第一季度北京通过节能审查的数据中心项目看，均有可再生能源利用方案，且绝大多数提出2030年实现100%的目标。

（四）政策支持数据中心绿色技术应用和能源综合利用

绿色技术应用和能源综合利用是降低数据中心能耗的重要方式，上海市对此进行诸多制度、金融创新。编制《上海市数据中心先进适用技术目录》，按照各项技术对提高能效的贡献率、技术成熟度、经济性等因素进行分级。并建立对于采用不同先进节能技术的数据中心项目享受差异化利率的服务体系，为优质的数据中心项目提供精准的金融服务。技术目录与产业绿贷为数据中心加大绿色技术应用给予了明晰指导和优惠信贷支持，还能带动相关节能环保产业发展。同时为推动能源综合利用，上海将数据中心纳入城市能源系统框架，倡导CPUE（综合电能利用效率）指标，鼓励数据中心利用周边余热，在PUE（电能利用效率）监管时进行抵扣，推动数据中心与周边余热/冷资源协同，实现全市总体能耗绝对下降。

（五）健全评测机制倒逼数据中心高质量发展

以绿色数据中心评测作为推动绿色数据中心建设的重要手段，北京、浙江、深圳等地先后出台绿色数据中心评价地方标准。北京于2019年印发《北京市绿色数据中心评价规范（试行）》，以此为依据开展数据中心自评价与第三方评价，并且打造出一批优质的绿色数据中心第三方评价、评测和咨询服务机构。深圳市于2021年印发《深圳市绿色数据中心评价规范（征求意见稿）》，对不同规模的数据中心从能源资源高效利用、绿色供应链管理、绿色运维等方面进行等级划分，并对获得市绿色数据中心称号的企业给予资金奖励。既可有效引导新建数据中心的绿色建设，又可以评促改，推动既有数据中心的绿色化水平提升。

三、推动东部城市数据中心行业绿色高质量发展的对策建议

“十四五”时期是推动数据中心绿色高质量发展关键时期，要统筹城市数据中心规模和布局，提升能效和清洁能源水平，形成布局均衡、功能聚焦、高效绿色的发展格局，支撑城市数字化与绿色化协同转型。

（一）加强规划引领，形成服务数字化转型的数据中心集聚区

统筹节能减碳和数字经济发展需要，尽早制定数据中心建设指导意见、规范和中长期发展规划，赋能城市运营与重点产业。一要结合城市规划，制定数据中心准入导则，明确数据中心等新型基础设施“三线一单”生态环境分区管控和准入清单，推动做好新建数据中心和改造升级存量数据中心的资源环境承载能力评估与空间布局。二要统筹算力资源部署规模，聚焦数据中心功能定位引导分区分类统筹发展，严格限制新增存储型数据中心业务，重点部署支撑智慧城市、工业互联网、人工智能等计算型数据中心和人工智能算力中心。三要适度引导数据中心集约化建设，土地、电力和能耗资源相对宽松区域规划集中发展区，打造上下游企业聚集发展的产业园区，实现上游数据中心高端设备制造，以及下游工业互联网、区块链、人工智能等全产业链式协同发展。

（二）加快战略衔接，打造低时延数据中心核心区

“东数西算”国家战略推动下，数据中心将呈现两极化发展模式，一是大型化、集中式，二是小型化、分布式。一方面，东部城市亟需加快建立与数据中心集群以及周边城市跨区域的算力调度与政策衔接机制，积极引导满足中、高延时业务的新增数据中心（如存储类）向外迁移。另一方面，鼓励数据中心向“云+边+端”分布式架构演变，在城市合理布局边缘计算节点，与数据中心集群错位发展，重点发展超低时延数据中心，助力构建优势互补的数据中心聚集区。另外，针对众多城市边缘计算数据中心的政策空白，亟需研究制定边缘计算数据中心建设规范和标准，加快形成技术超前、规模适度的边缘计算节点布局。

（三）深挖节能潜力，提升数据中心能效水平

对目前已建和在建数据中心的存储容量、运算能力、能耗水平、使用效率、下游产业数字化拉动能力进行全面摸底、建档、动态更新，设置合理过渡期，形成关闭、整合、改造清单。将数据中心作为节能改造项目支持的重点领域，推动改造试点示范，对积极参与改造的数据中心项目，提供土地、资金以及新建项目用能指标优先支持。对于难以在规定时限通过改造达到基准要求的低效率、小规模、高能耗小散老旧数据中心，通过法治化、市场化方式推动其加快退出。例如，上海对于不满足地方标准《数据中心能源消耗限额》的数据中心作出整改要求，明确在2024年以前，完成不少于5000机架的数据中心退旧上新。鼓励按照“以高（能效）代低、以大（规模）代小、以新（技术）代旧”方式，实施减量替代，根据数据中心PUE值建立阶梯扶持机制，即PUE值越小，新增能源消费量给予更高程度支持。

（四）优化用能结构，健全绿色能源激励和市场化交易机制

2021年底中央经济工作会议提出“新增可再生能源不纳入能源消费总量控制”，使用绿色能源、优化用能结构可以从源头上提高数据中心绿色低碳水平。建议将数据中心可再生能源使用和“双控”目标挂钩，建立可再生能源使用硬指标，并逐年调整。在此基础上，在数据中心节能审查环节增加对可再生能源使用计划的考察，综合考虑总能耗和用能结构（碳排放量或可再生能源使用及采购量），优先支持可再生能源供电达到50%及以上的数据中心新建和扩建。做好电—碳市场衔接，配套落地数据中心企业绿色电力交易等相关细则，结合碳排放量核算中将绿电相关碳排放予以扣减、或在能耗量核算中予以抵扣等政策措施，激励数据中心企业投资可再生能源项目、建设分布式可再生能源设施，或通过绿色电力交易、认购绿色电力证书等方式，提升可再生能源利用比例。

（五）强化考核约束，注重数据中心全链条能耗与碳排放管理

加大数据中心立项、审查、运营等各个环节的专业评估，强化事中事后监管与考核。各城市亟需加快制定数据中心电能利用率、水利用率、碳排放强度和可再生能源利用率等核心指标组成的绿色低碳综合评价体系及绿色数据中心评价标准，完善能效碳效水效标准硬约束，建立数据中心运行定期与不定期评测机制，并充分发挥碳交易、差别电价等市场机制作用。例如，北京等城市，对数据中心实际运行值超过标准限额的，按月征收差别电价电费。要重点抓好能耗实时监测，建设市级数据中心能耗动态在线监测管理平台，分期分批实现已建、新建、节能改造的数据中心安装整体的能耗在线监测系统，尽快接入能耗在线监测管理平台。还要结合“双碳”目标的推进，积极开展数据中心碳排放自查和第三方核查，逐步建立碳信息公开和披露制度，规范数据中心碳排放管理。