从PUE到CUE，数据中心如何扛起“双碳”使命？

2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和，在这两个大目标下，各领域开启了一场浩浩荡荡的绿色革命。对于高耗能的数据中心而言，什么样的解决方案能最大限度地节能、节碳？相信无论哪个行业的用户都希望找到一个科学、全面的节碳方案。

前不久，在开放数据中心委员会（ODCC）主办的“2021开放数据中心峰会” 上，绿色网格（以下简称TGGC）副主席、维谛技术（Vertiv，NYSE：VRT）大中国区数据中心解决方案部高级总监吴健先生表示，“早在2010年，TGGC就推出了碳使用效率(CUE)标准，以推动数据中心使用新的衡量标准来使用碳。CUE可以帮助数据中心用户建立一套更好的自然资源管理体系，并显著的降低能源消耗。”

CUE直击数据中心节碳本质

仅在2021年，就有不少与数据中心相关的新政策出台：2月份，国家发改委、国家能源局发布《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》；5月份，国家发改委等四部门发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》；7月份，国家发展改革委发布《 “十四五”循环经济发展规划》等等。

为什么数据中心的绿色革命如此紧迫？一方面，随着移动互联网、云计算技术等技术的高速发展，数据中心已成为不可或缺的ICT基础设施。另一方面，万物互联时代导致数据流量急剧增长，数据中心必将进一步向大型化和高密化发展。

与此同时，数据中心的能耗和碳排放也将持续走高。比如，海量数据处理产生的热量增加，为保障设备稳定运行，制冷系统能耗无疑会进一步增加。数据显示，一个大型数据中心的电费占据了约70%的运营成本，全球数据中心每年电力消耗相当于8个三峡水电站的发电量。

吴健先生分析说，“当前，双碳背景下，国家有关数据中心的各项政策从关注PUE节能逐步转向CUE，CUE是双碳背景下数据中心运营可量化碳排放指标，作为综合性指标不仅要减少数据中心的碳排放，还要减少数据中心的PUE和柴油发动机等其他发电碳排放，增加可再生能源RUE发电。”

具体来说，PUE是数据中心消耗的所有能源与IT 负载使用的能源之比，PUE低就说明碳排放也低吗？当然不是！而CUE最重要的数据就是碳排放，因此，关注CUE才能找到数据中心节碳的关键所在，能够帮助数据中心的管理人员更好地了解、衡量基础设施产生的温室气体排放量以及影响。

绿色网格TGGC的节碳使命

数据中心的节碳革命注定是一场持久战，需要产业链各方的共同努力。

吴健先生表示，“TGGC致力于促进绿色数据中心理念、标准和最佳实践，以实现可持续发展并履行社会责任。多年来，绿色网格TGGC一直助力ODCC推动低碳数据中心产业发展，携手中国信通院发布了多项绿色数据中心标准，内容涵盖绿色等级评估技术方法、PUE和CUE等能效指标及测量方法、低碳数据中心等级评估等。”

同时，TGGC为国家和地方政府出台、落实绿色数据中心节能、节碳政策提供支持，并与相关企业联手共同推进数据中心节能节碳技术的创新、推广应用和标准研制，引领绿色数据中心标准的发展。

其中，“数据中心绿色等级”认证是由TGGC、中国信通院、工信部、ODCC，联合推出的面向数据中心的综合评估认证。“数据中心绿色等级从能源效率、节能技术、绿色管理、绿色能源等维度对数据中心进行综合评估，并将数据中心分为1A至5A五个等级，全面地体现数据中心的绿色水平。”吴健先生介绍说。

六大热点技术应对节碳挑战

在节碳过程中，我们常常看到很多问题，比如需求与地方政策的矛盾、成本能效不达标、资源与利用效率低、高算力与机房热点等等。对此，吴健先生介绍到，“针对当前数据中心节碳面临的挑战，可再生能源管理系统储能及氢能应用、预制式电力模组技术、PUE1.25架构、预制式全变频氟泵技术、高密液冷技术、AI节能自控技术等六大热点节碳技术，能够助力数据中心实现低碳发展。”

他指出，目前全球范围内的一些数据中心采用了两阶段可再生能源可持续战略: 第一步，100%用可持续能源来满足能源使用需求；第二步，全天候使用由本地数据中心生产的零碳能源。谷歌和特斯拉是这一实践的典型，使用长延时储能电池，其大小为30分钟至2小时，这样可以很好地控制市电中断的持续时间，或者可以转移IT负载。如果无法转移IT负载，则需要更连续可靠的电源，例如氢燃料电池。目前，微软公司已经利用氢燃料电池发电，实现了数据中心 0 碳排放。

“在数据中心现场自建光伏风能、储能以及氢燃料发电+储能+EMS能源管理系统”形成分布式能源管理系统,吴健先生指出其工作原理：如果存在光伏风能发电，则它是主电源，UPS工作在真在线模式下运行，如果产生的光伏风能能量多于 IT 消耗的能量，则首先给UPS后备电池充电，然后给长延时储能锂电池后备电池充电，如果光伏风能输出在白天发生变化，UPS后备电池或长延时储能锂电池将提供储能补偿。夜间市电成为主要电源，UPS工作在真在线模式下运行，市电对UPS电池进行浮充，也可以通过PCS给削峰填谷长延时储能锂电池充电。如果市电出现故障，长延时储能锂电池将成为放电电源，如果长延时储能锂电池耗尽，则柴油发动机发电接管。如果使用氢燃料电池，并且成本最低，它将成为替代柴油发动机主要发电装置。 

PUE1.25架构也是一种关键的节碳方式，吴健举例介绍说，“南方地区某个银行通过使用PUE1.25架构，顺利通过了严苛的能评，率先在国内热带气候地区完成超低PUE的可靠落地，树立了高可靠、高节能银行数据中心建设的标杆。”

此外，预制式全变频氟泵技术、预制式电力模组技术、高密液冷技术、AI节能自控技术，也已经在业内拥有广泛的落地实践，成为数据中心实现绿色、低碳运营的有力措施。

吴健先生最后强调，随着需求持续增长，数据中心践行碳中和的意义越来越重要，这需要产业链各方协同努力，不断在标准、技术、产品等层面探索创新举措，助力数据中心实现“双碳”目标。