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碳减排:云计算也要『精打细算』

2022-11-29 13:29来源:中国能源报作者:浦天龙 胡悦芝关键词:云计算碳排放碳达峰收藏点赞

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云计算产业是一种通过网络统一组织和灵活调用各种网络存储和计算资源,以实现大规模计算与信息处理的经济活动系统。当前,云计算产业的发展规模与相关资源投入呈急剧增长趋势,其相关应用也从互联网行业向政务、金融、工业、医疗等传统行业加速渗透。云计算在促进社会数字化转型、带动经济发展的同时,也带来相当规模的能源消耗和二氧化碳排放。若不出台有效的减排措施,预计到2040年,我国云计算产业将产生近5亿吨的二氧化碳排放,相当于泰国2020年全国碳排放总量的2倍。

我国云计算产业的节能减排工作主要面临数据中心电源使用效率偏高、全行业用能结构“绿度”不足、市场化减排手段不够等挑战。数据中心是云计算产业的关键基础设施,其过高的电源使用效率(PUE)是制约碳减排的最大障碍。PUE值表征了数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比,其值越接近于1,说明数据中心越节能。受服务器、网络设备、存储设备等的技术制约和制冷系统约束,我国仅有少部分数据中心的PUE值可达到1.3的水平(即1.3瓦电能消耗中,1瓦用于IT设备的负荷,0.3瓦用于制冷、配电等辅助设施负荷),大多数数据中心的非IT设备耗能仍居高不下。

云计算全行业用能结构以化石能源为主,高稳定性可再生能源的大比例使用尚需时日。相比于传统能源,光伏、风电等可再生能源虽然更为低碳,但往往具有不稳定性、间歇性和随时变化的特点,一旦出现用电故障可能对云计算平台及相关软硬组件等形成重大冲击。因此,在可再生能源供电稳定性尚未得到充分保障的前提下,包括云计算数据中心在内的基础设施、产业上下游企业等仍然不能完全脱离稳定性较好的煤炭、天然气等传统能源的支撑。

在政府的引导下,部分云计算企业已开始有意识地自主推行一些碳减排行动计划,但规范化的、统一性的市场化手段仍显不够。云计算的产业链条长,产业关联紧密,是能源、碳排放相对密集的产业,需要全方位的市场化措施来鼓励和促进碳减排。北京、上海、广州等地出台了一些地方性市场化政策,但未能像电力产业那样纳入全国碳排放交易体系或参与绿证制度,较难通过市场化的成本调节等方式带动云计算企业转型升级。特别是随着云计算基础设施的高度复杂化和相关厂商竞争的激烈化,更加需要多种赋能产业减碳的市场化手段的介入。

为助力碳达峰碳中和目标的实现,云计算产业需要针对现有挑战精打细算减碳、多措并举节能,为社会经济绿色发展提供数字化引擎和强大动力。

一是规模上以大代小,提高数据中心的计算资源密度,合理调整分布式和集中式项目的比例。大型云计算数据中心往往可以利用先进的架构设计来提升制冷系统和能源供应系统的灵活性、适应性,尽可能减少能源丢失和消耗。因此,统筹协调分布式计算需求和集约式算力效率,通过将离散的分布式数据中心的计算资源聚集到更大规模的集中式云数据中心,可以更有效地管理电力容量、优化冷却设施、提高服务器利用率,从而提高IT资源的利用能效比,减少云计算产业核心基础设施的碳排放。

二是布局上以广代窄,推进企业用能结构调整,打造高韧性电力供应系统。要在更广范围内提高可再生能源比例,合理布局光伏、风电、水电等清洁能源,加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。同时,使用柔性变电技术实现多种能源、多元负荷和储能即插即用,统筹打造“源-网-荷-储”一体化新型电力系统。既促进新能源主动消纳和多能互补发展,满足云计算绿色用能需求,又提高电力系统韧性,为云计算企业供能提供稳定的能源保障。

三是技术上以新代旧,加强减碳技术革新力度,推广各环节减碳技术的应用。一方面,云计算企业要积极推动新一代信息技术完成数字化、智能化升级改造,尤其要支持减碳技术创新,提升产业的绿色发展水平。另一方面,促进云计算企业低碳运作技术研发和先进基础设施推广应用,树立头部云计算厂商的低碳标杆效应,引领云计算产业绿色高质量发展。

四是产业上以合代分,建立产业链协同减排机制,完善一体化减排配套措施。用户产生的海量数据在传输、处理和存储过程中涉及到云计算产业的上下游部门,建立面向用户的高效节能体系和协同减排机制至关重要。应支持产业链上下游联合实现各类减碳技术的突破,完善与之配套的市场机制、商业模式,做到技术与政策的有机结合,实现经济效益和环境保护的有机统一。

(两位作者均系北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员)


原标题:碳减排:云计算也要『精打细算』
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