近年来，中国数据中心飞速发展。“十三五”期间，全国数据中心机架数量增长超两倍，机架数量达 320 万架，数据中心数量超过7.4万家，占全球的 23%。数据中心业务市场规模突破1200 亿元，阿里、腾讯、华为等行业巨头在全球排名领先。

在飞速发展的同时，数据中心高能耗问题凸显。从能耗增长速度上看，中国数据中心耗电量增长率连续八年超过12%，大幅高于全社会用电增长水平，（年）耗电量突破2000亿千瓦时，能耗占全国总用电量的2.7%。据预测，到2030年数据中心机架规模将增加1倍～2倍，能源消耗量翻一番，将占全国总用电量4%以上。

2021年，工业和信息化部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》提出了具体目标：到2021年底，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下。到2023年底，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下，严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。

自今年2月我国“东数西算”工程正式开启后，京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地被规划建设成为国家级数据中心集群。更值得关注的是，此次对规划建设的数据中心能耗均提出了低碳运转、绿色发展的要求。例如，《全国一体化算力网络成渝国家枢纽节点（四川）实施方案》提到，天府数据中心集群起步区内新建数据中心PUE值（电源使用效率）不高于1.25，绿色低碳等级达到4A级以上，其余地区新建数据中心PUE值不高于1.3。并将推动在建数据中心进行绿色优化，逐步对PUE值超过1.5的已建数据中心进行节能降碳改造。

数据中心节能减排工作不仅有利于 “双碳”目标的实现，还有利于企业降低成本和提高竞争力。碳中和已经成为必选项。

第一步：做出承诺

公司和国家都承诺减少碳排放，作为其品牌的一部分。然而，光靠言语是不够的，这些公司， 包括世界上最大的超大规模数据中心公司，正在采取行动。

像大多数战略一样，只有当组织高层做出坚定的承诺时，才能采取必要的行动，包括为领导者提供做出与目标一致的决策的权力，并分配资源、责任和问责制。

第二步：使用可再生能源

太阳能、风能甚至水力发电都是可持续的电力来源，可以降低对煤炭和其他碳密集型燃料的依赖。特斯拉和微软等公司正在测试和部署更高效的电池储能技术，即使没有阳光或风也可以比以往更长时间地运行数据中心。

这意味着，如果可再生能源24+7可用，则仅使用本地电网作为主要电源。否则，数据中心可以使用自己的可持续储备能源。

由于成本高昂，只有拥有大型数据中心的最大超大规模公司才能100%自给自足。混合解决方案可以帮助弥合这一差距，例如在现场用太阳能和风能补充当地电力供应。选择一个靠近当地可持续电网的站点应该是选择数据中心位置的一个因素，并将支持零碳排放的目标。

第三步：以最高效率运行

对于数据中心，不仅应该负责任地使用绿色电力，而且数据中心需要高效运行。减少碳排放的一种简单方法是地使用更少的电力。策略可以包括主动设备监控等举措，以识别“僵尸服务器”，它们对性能贡献不大，但仍使用大量资源进行维护。

第四步：内置弹性和敏捷性

数据中心的真正工作是正常运行时间，客户想要一个绿色数据中心，即使尚未实现净零排放，也正在朝着净零排放的方向发展；与此同时，他们希望服务不会减少，他们期望完整的正常运行时间、速度和数据保护。

这意味着系统不仅必须是绿色的，而且必须是可靠的，并且包括冗余、电源备份和其他保护措施，包括网络安全和物理层安全性，以保护客户资产及其数据。

Apple 承诺到 2030 年在其供应链、运营和产品中实现完全碳中和。苹果的数据中心已经实现了碳中和。苹果通过削减和抵消的组合来实现这一目标。它计划与2015年的水平相比，将自己的碳排放量减少75%。它将通过使用“高质量的碳去除项目”来抵消其运营区域，以抵消目前不可避免的碳使用。

苹果公司保持100%的可再生能源运营， 专注于创建新项目并将其整个供应链转移到清洁能源。还有70多家供应商承诺使用100%的可再生能源进行苹果产品生产。这些承诺每年将避免超过1430万吨的二氧化碳当量，相当于每年减少300多万辆汽车上路。

在亚利桑那州、俄勒冈州和伊利诺伊州新建和已完成的项目使 Apple 用于企业运营的可再生能源容量超过 1吉瓦，相当于每年为超过150，000 个家庭供电。现在，苹果为其设施提供的可再生能源中，超过80%来自苹果公司创建的项目。

Facebook已对其数据中心的每个部分进行了定制化工程设计：安装节水设备，使用本地植物进行景观美化，以及使用最少冷却和电力的工程系统来节约能源和水。

自2013年以来，Facebook建立的每个数据中心都是用100%清洁和可再生能源运行，任何未来的数据中心也将按照该标准建设。

谷歌在数据中心脱碳方面做了很多工作。2017年，该公司宣布在其所有业务中实现了100%的可再生能源，包括其数据中心。如今，谷歌云处理的所有数据都实现了零净碳排放。

除了可再生能源之外，谷歌还使用机器学习来不断优化其数据中心。例如，一种基于历史天气数据训练的算法知道如何调整数据中心的冷却系统以响应环境，该系统每5分钟对各种天气条件进行采样，因此如果温度突然下降，该设施知道要投入更少的能量来冷却服务器。

微软的目标不仅是完全消除其数据中心对环境的影响，还计划使它们成为负碳。该公司自2012年以来一直保持碳中和，自2014年以来一直使用100%的可再生能源。微软已经实施了内部碳价格，并向其内部部门收取碳税。此外，到2050年，微软承诺“从环境中去除公司自1975年成立以来直接排放或电力消耗排放的所有碳”。

微软还一直在投资旨在提高其现有和未来数据中心能源效率的研究。微软也一直在探索燃料电池作为其数据中心供电的一种手段。与谷歌一样，微软使用机器学习来提高其数据中心基础设施的效率。

2018年，该公司开始试验海底数据中心，这可以降低或消除冷却和其他能源成本。这一切都始于Natick项目， 2015年在美国太平洋沿岸水下9米2.4米气缸中为一些Azure工作负载提供服务。微软在2018年跟进了12个服务器机架，该机架位于一个12米长的容器中，该容器在苏格兰奥克尼群岛的117英尺水域中运行了两年。

2020年，“Azure Natick Gen 3.12”推出，表明容量发生了逐步变化。该设计显示了一个300米长的钢框架，可容纳12个类似于第2阶段的数据中心气缸。已经提出了总结构的5MW数字，这与它可以容纳的144个机架的相当低的功率密度一致。

（注：2021年12月，北京海兰信数据科技股份有限公司三方签订投资合作协议，海南省大数据局与该公司签订战略合作协议，积极推动中国首个商用海底数据中心UDC落户三亚。

海底数据中心项目（UDC）将落地三亚市海棠湾，分为三个阶段，即“2022年前完成5-6个舱布放完成、岸站建设一期等第一期建设，预计投资规模6.5亿；2023-2024年完累计50个舱以及岸站整体建设等第二期工作，预计投资规模28亿；2025年前完成布放100个舱并形成海底数据中心产业链等，直接投资超56亿。

腾讯第四代数据中心T-Block

腾讯第四代数据中心技术T-Block，可以做到以标准化、产品化、预制化的方式实现数据中心快速交付。土建建设周期缩短 50%，机电交付周期缩短40%，土建＋机电整体交付周期仅1 年。在节能模式上，综合了各种节能技术，把办公、供电模块、IT 模块、制冷模块、光伏发电都打包进“集装箱”，实现超低能耗，PUE 不高于1.3。以拥有30 万台服务器的园区为例，相比传统数据中心，一年可节电约 2.5 亿度。

同时，在系统层面，TencentOS 的悟能系统依据数据中心业务负载自适应设置CPU 调度策略，在保证业务性能的前提下实现最低系统功耗；验证场景中，悟能系统带来约10% 的整机能耗降低，2022-2023 大规模应用后预计节省2 亿度电/ 年。

数据中心创新制冷技术

为了提高制冷效率，降低数据中心的能源消耗，腾讯数据中心尝试了许多新兴节能技术，如自然冷却技术、液冷技术、三联供、余热回收等创新模式。

腾讯贵安七星数据中心建在位于中国西南部贵州省的一个山洞里，充分利用天然低温让空调的使用频率大大降低。第四代数据中心 T-Block 广泛使用先进的自研间接蒸发冷空调（AHU）技术，利用常年凉爽的室外空气结合水喷淋的蒸发吸热，来取代大型压缩机系统实现低 PUE 运行。我们也在通过冷板式液冷技术，探索极限能效的数据中心技术方案，目前已经在清远地区进行小规模试点，其极限 PUE可以降至 1.06。

腾讯上海青浦数据中心在光伏发电的基础上，采取了天然气“三联供”的绿色技术。腾讯建造了一座天然气发电设备为上海青浦数据中心供电。发电产生的高温热水和热气导入蒸发冷却设备，生产冷冻水给数据中心降温。冬天，热水还可以给周围办公楼、居民区供暖。通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用。

腾讯天津数据中心对服务器产生的余热进行了回收利用。通过热泵，市政管网里的水可加热到 55 度，用于冬季居民供暖。每年能减少 5.24 万吨二氧化碳排放，相当于种植 286 万棵大树，形成覆盖2500 个足球场面积的森林。该技术还计划推广到张家口怀来，实现当地办公室的清洁采暖与对外供暖。

来源：腾讯碳中和目标及行动路线报告

阿里巴巴利用领先的液冷技术和人工智能驱动的算法管理等节能策略，降低自运营的数据中心PUE。在2022财年，我们自有数据中心的平均PUE 低至1.247，达到亚洲领先水平。目标是保持自有数据中心年均PUE 不超过1.3。

阿里巴巴将数据中心服务器产生的大量余热循环使用。其中阿里云张北数据中心利用余热对邻近办公园区和市政供热。余热利用项目一期供热负荷21MW，预计明年年底完全建成后，年减排可达3.2 万吨。一方面通过循环使用延长硬件使用周期，2022 财年翻新服务器数量5万台，另一方面通过拆解报废服务器，循环使用备件，将所有服务器维保延长至5 年，全年延保2000 万核服务器。

阿里巴巴自建数据中心采用10kV 交流输入的直流不间断电源系统，减少了系统66% 的配电环节，相比传统方式全链路效率提升超过3% 至97.5%。该创新设备入选2021 年《国家通信业节能技术产品推荐目录》。

来源：阿里巴巴2022环境、社会和治理报告

在电气架构环节，百度数据中心采用全球首例市电直供+高压直流离线架构，并率先在国内实现基于分布式锂电池（BBU）的整机柜服务器规模布署，供电效率高达99.5%。2021 年11 月，百度联合七家合作伙伴发布“平湖”直流锂电系统，通过定制控制系统、接轨AI 技术、供电方式优化等途径，使系统具备“安全、可靠、智能、高效、灵活、经济”等产品特点与负载调峰功能，有效推动数据中心的低碳高效转型。目前，“平湖”直流锂电系统作为百度在数据中心领域的原创先进技术，已在百度多个数据中心园区实现规模化应用，技术的可行性与先进性得到充分验证。

在暖通架构环节，百度采用领先、高效的冷却系统——“冰川”相变冷却、液体冷却等新技术，支持多种冷源和末端形式，实现软硬一体高度协同，最大限度挖掘系统自然冷却能力。百度“冰川”相变冷却系统首次将无油概念引入空调系统层面，以气泵、液泵、蒸发冷凝器和并联末端为硬件基础，加以AI 智能控制，灵活满足数据中心的制冷需求，能效提升40% 以上。液冷方面，百度实现在服务器冷却环节的液冷应用，为数据中心提供高密度制冷解决方案。液冷系统采用完全自然冷却的极致节能架构，能效较传统制冷系统提升50%，助力数据中心节能减排。

在系统运行环节，百度基于“飞桨”研发的AI 智能控制系统，通过建立数据中心深度学习模型，实时监控运行数据并持续进行系统调优，实现智能供电、智能散热，确保数据中心绿色节能高效运行。

此外，百度通过潮汐算力技术，对线上、线下的算力资源进行全方位的整合和协同调度，实现跨业务流转和相互复用，满足了部分业务场景新增资源的需求。2021 年，百度全部自建数据中心年均PUE 达到1.1612，能效最高单体数据中心年均PUE 值低至1.08。

在创新驱动节能减排的基础上，百度积极探索和使用清洁能源，例如在自建数据中心开展屋顶光伏等可再生能源发电项目，与外部机构开展合作签约采买可再生能源电力。2021 年，百度数据中心可再生能源发电量达268,021千瓦时，采买绿证500,000 千瓦时，累计减少温室气体排放约577 吨二氧化碳当量。

来源：百度2021年环境、社会及管制（ESG）报告

我国还有数个已经开始运营或正在建设的零碳数据中心，也有数个氢能零碳或低碳数据中心筹建或正在建设中。

7月14日，中国电信数字青海绿色大数据中心项目正式启动，项目结合青海清洁能源优势，创新推动数字经济与青海清洁能源深度融合发展，为全国首个100%清洁能源可溯源绿色大数据中心，也是全国首个大数据中心领域源网荷储一体化绿电智慧供应系统示范样板。

大数据中心位于青海省河湟新区零碳产业示范园区，占地100亩，园区总建筑面积7.2万平方米，总投资概算10亿元，设计数据中心五栋、动力中心一栋、运维楼一栋。可容纳标准机柜9000架，面向省内外客户提供设备托管、互联网接入、数据存储、数据计算、数据交换及异地灾备等业内主流云网服务，在供电方面可实现2个100%，即供电安全性100%和清洁能源100%。现已通过信息技术服务管理体系ISO20000、信息安全管理体系ISO27001和质量管理体系ISO9001认证、中国信通院碳中和数据中心创新者AAAA评估。

小结

减少数据中心碳排放，在降低PUE的同时，国际通用的做法包括购买碳减排量或绿电（含绿证）、投资可再生能源以及植树造林、节约水资源等等。另外，还需要建立相应的碳排放核算及碳中和计算标准。从上文中的案例可以看到，国外一些大型互联网、科技公司已经走在了前边，早早实现了碳中和，而我国数据中心碳中和正在迎头赶上。

未来，数据中心在作为经济增长“新引擎”的同时，也将在中国“碳中和”目标的达成中担当起更重要的角色。在低碳发展方面，中国有自己独特的优势，我们应当主动向世界讲述中国建筑的低碳发展故事。