【华信咨询】中国数据中心产业低碳发展实践研究（2023年）

中国数据中心产业低碳1发展 实践研究 （2023 年） 华信咨询设计研究院有限公司 2023 年 1 月 6 日 1 低碳发展指低能耗、低排放模式，包括能效提升、能源循环、能源置换等主要途径 版权声明 本报告版权属于华信咨询设计研究院有限公司，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：华信咨询设计研究院有限公司”。违反上述声明者，本公司将追究其相关法律责任。 前 言 算力是全球数字经济的生产力，数据中心是算力的关键支点，中国是全球数据中心产业的焦点。经过 20 年的发展演进，国内数据中心产业发展进入了新的阶段，作为数字设施、数字能源、数字科技的三重载体产业，数据中心在新时期进入高质量转型期，低碳化发展是转型的关键方向。目前我国数据中心用电量和二氧化碳排放量仍处于增长态势，在“双碳”战略和“能耗双控”背景驱动下，加快能效优化、能源循环和可再生能源替换，打造“零碳/低碳数据中心”将成为数据中心产业底色。 在此背景下，面向全国产业发展、立足未来五年，华信咨询设计研究院发布《中国数据中心产业低碳发展实践研究白皮书（2023 年）》。基于行业研究和调查实践报告，从追溯全球数据中心 20 年低碳发展历程入手，研判国内数据中心低碳发展的新阶段、新趋势和新生态。接着，从政策监管、需求变化、成本管控、技术适用等方面对国内数据中心低碳发展的挑战进行深入解读，围绕 “技术革新+模式创新”两个方面、“增量建设+存量改造”两个视角、“能效提升+能源循环+能源置换”三个维度和“企业+政府”两类主体全面提出低碳发展应对策略，并针对液冷、余热回收、绿电、合同能源管理等重要新技术新模式做专题分析。本白皮书以大量实践研究为基础编制而成，旨在针对我国数据中心低碳发展 实际困难提供一定解答，为各省市政府和企业高质量发展数据中心产业提供一定参考。 目 录 一、 全球及国内数据中心低碳发展趋势 ................. 1 （一） 全球数据中心低碳政策演进 ................... 1 1. 粗放建设探索阶段（2010 年之前） .............. 1 2. 资源整合优化阶段（2010 年-2020 年） .......... 2 3. 绿色低碳提升阶段（2020 年—至今） ............ 4 （二） 国内数据中心低碳政策动态 ................... 6 1. “东数西算”政策统筹引导数据中心建设绿色化 .. 7 2. 双碳政策将数据中心节能减碳提升至国家议题高度 9 3. 新型数据中心政策要求数据中心提升绿色算力服务 11 （三） 国内数据中心进入低碳发展新阶段 ............ 13 1. 低碳新趋势 ................................. 13 2. 低碳新生态 ................................. 17 二、 国内数据中心产业低碳发展挑战 .................. 21 （一） 政策监管挑战 .............................. 21 （二） 需求变化挑战 .............................. 22 （三） 成本管控挑战 .............................. 26 （四） 技术适用风险 .............................. 29 三、 国内数据中心产业低碳技术革新 .................. 30 （一） 建筑形式 .................................. 30 （二） 制冷技术 .................................. 38 1. 数据中心制冷技术演进 ....................... 38 2. 数据中心液冷技术专题 ....................... 43 （三） 电力技术 .................................. 66 （四） 循环利用 .................................. 70 （五） 智能运营 .................................. 80 （六） 绿电应用 .................................. 84 四、国内数据中心产业低碳运营思考 ................... 91 （一） 产业层面：探索低碳定价及合作商业模式 ...... 91 1. 探索合同能源管理模式 ....................... 91 2. 探索租电分离新模式 ......................... 95 3. 探索绿色定价等其他新策略 ................... 96 （二） 政策层面：推进东西低碳协同运营规划 ........ 97 1. 绿色能源做引，推高西部绿色经济价值 ......... 97 2. 绿色算力赋能，建设全国绿色经济先锋军 ....... 99 3. 算力业务西迁，布局全国“前店后厂”大后方 .. 100 4. 存算分离助力，打造全国“东数西存”主阵地 .. 101 五、总结及展望 .................................... 104 参考文献 .......................................... 106 图目录 图 1 2015-2020 年全球数据中心能源需求（单位：太瓦时） .............................................. 5 图 2 2020-2025 全国数据中心用电量和碳排放量概况 ... 14 图 3 2021 全国及各区域 IDC 平均 PUE 情况 ............ 15 图 4 低碳政策下国内数据中心产业新生态视图 ........ 18 图 5 各地区工业用地成交价格与各城市电价 .......... 24 图 6 宁夏、内蒙、甘肃、贵州及热点城市郊区电价 .... 24 图 7 各地区移动互联网接入流量（亿 GB） ............ 25 图 8 数据中心总拥有成本测量模型 .................. 27 图 9 中国新开工装配式建筑面积及占比 .............. 33 图 10 上海商汤科技效果图 ......................... 34 图 11 上海商汤科技效果图 ......................... 35 图 12 数据中心标准化/模块化/预制化 .............. 37 图 13 杭州电信数据中心项目效果图 ................. 41 图 14 处理器“高性能、多并行”助力算力提升 ....... 44 图 15 机柜平均功率 ............................... 44 图