中国制定碳达峰和碳中和(下称双碳)战略后,能耗持续上升的数据中心行业加快了能源转型的步伐。
由于电价和碳排放成本不断上升,数据中心将面临越来越沉重的用能负担。显然,用能成本越低的数据中心企业将越有竞争力。
在数据中心的总运营成本中,电力成本大约占到40%-60%;加上未来的碳排放成本,用能成本的占比将更高。一些头部数据中心企业已为此做好了准备,开始探索提高能效、绿色低碳的新范式。
欧美的头部科技企业几乎都已制定了碳中和的时间表。签署《欧洲气候中和数据中心运营商公约》的企业已从今年初的25家快速增长到了62家,涵盖欧洲大多数云服务和数据中心企业。他们承诺在2030年实现数据中心气候中和与100%可再生能源利用。
中国科技企业在这方面反应较慢,目前仅有零星的几家公司发布了相关战略。中国最大的中立第三方数据中心服务商万国数据服务有限公司(下称万国数据),是中国首家承诺2030年同时实现碳中和及100% 使用可再生能源的数据中心企业。
万国数据为实现上述目标制定了清晰、可实现的路径。该司发布的首份环境、社会及治理(ESG)报告提出,将以提高可再生能源使用比例、建设绿色数据中心、提升运营效率、参与绿色电力交易、投资新能源项目,以及探索新兴技术等组合模式,减少对环境的影响,并降低碳排放。
与欧美企业相比,中国科技企业目前不仅缺乏气候雄心,更缺乏实现碳中和的工具。这意味着开始进行碳中和转型的企业,将面临诸多挑战。不过,随着中国双碳目标相关的政策落地,中国企业未来也将拥有实现碳中和的底气和路径。头部数据中心企业现已在可再生能源项目开发、绿电采购等赛道上纷纷蓄力。
不断上升的用能成本
数据中心的主要运营成本是能源消耗。中国对高耗能行业的电价将呈现不断上升的趋势。
数据中心作为数字经济的底座及重要基础设施,承载着数字化应用和通信保障任务,同时也是国家、政府信息安全的重要组成部分。由此导致的大用电量使社会普遍将数据中心定义为高耗能产业。但其实与数据中心对数字经济的贡献对比,数据中心能耗占比仍较低。数据中心每年总耗电量约为1507亿千瓦时,约占全国用电总量的2%,每年产生碳排放9485万吨,仅占全国碳排放总量(98.94亿吨)的0.96%。
国家发展改革委10月12日发布通知称,将燃煤发电市场交易价格浮动范围由现行的上浮不超过10%、下浮原则上不超过15%,扩大为上下浮动原则上均不超过20%,高耗能企业市场交易电价不受上浮20%限制。
该通知发布后,江苏省、北京市等12省市自治区的发改委取消了当地的工商业目录电价,当地的电网公司也下发相关文件,要求工商业用户全部进入电力市场,高耗能企业购电价格一律为1.5倍。
尽管数据中心能效较高,但与大多高耗能行业将在2025年前后达峰不同,数字基础设施领域仍处于规模高速扩张之中。业内人士预计,在中国2030年实现碳达峰之后,数据中心等数字基础设施行业的碳排放量仍将继续增长。
国际环保组织绿色和平与工业和信息化部电子第五研究所计量检测中心联合发布《中国数字基建的脱碳之路:数据中心与5G减碳潜力与挑战(2020-2035)》报告(下称《报告》)预测,到2035年,中国数据中心和5G总用电量约是2020年的2.5-3倍,将达6951-7820亿千瓦时,占中国全社会用电量5-7%。同时,2035年中国数据中心和5G的碳排放总量将达2.3-3.1亿吨,约占中国碳排放量的2-4%。
数字基础设施的布局集中于经济发达地区,而经济发达地区的碳达峰和碳中和的时间必须比全国其他地区更早。这对数据中心的能耗水平和能效管理提出了更高的要求。
另一方面,全国碳市场和各区域碳市场预计将陆续纳入更多的数据中心企业,其碳排放成本也将随之上升。目前,北京碳市场已将数据中心纳入管控,广东碳市场预计也将会纳入数据中心行业。
数据中心企业纳入碳市场之后,其碳排放配额的盈亏情况与其PUE指标相关。PUE是衡量数据中心电源使用效率的通用指标,即所消耗能源与IT负载使用能源之比。数值越接近1,表明能效水平越高。北京碳市场上,PUE低于1.5的数据中心碳配额将有盈余,高于1.5则需要企业购入配额。
高速扩张需求和高能效管理需求,使数据中心运营企业面临着更大的挑战。在此情况下,专业的第三方数据中心运营商优势得以凸显。第三方数据中心运营商是指提供机柜租用、带宽租用、主机托管、代理运维等数据中心服务的企业,这其中万国数据是发展最快的代表性企业。
截至2021年第三季度末,万国数据在京津冀地区、长三角地区、粤港澳大湾区及西南等地区部署了73座自建数据中心,运营中的总机房面积近45.3万平方米,是中国市场份额最大的第三方数据中心运营商。
万国数据认为,绿色低碳的能效管理是数据中心企业越来越重要的核心竞争力。据《财经》了解,万国数据计划在2025年之前完成50%使用可再生能源的目标。
开始探索碳中和之路
数据中心的绿色低碳、乃至碳中和的路径,主要包括为三类:采购绿电、投资可再生能源项目,以及购买绿色电力证书。此外,提高能源利用效率、综合开发余热循环利用、优化选址和数据处理效率等方式也是重要补充。
如何运用上述不同路径——对数据中心企业来说不是一件可以轻易做出的决策。这既与公司的自身发展规划有关,也与能源产业的政策环境有关。在中国政府去年宣布双碳目标之前,企业采取上述三类主要路径的限制较多。
中国科技巨头若自建数据中心,考虑的因素更多。华为、阿里、腾讯等等诸多科技巨头目前都还在制定自己的碳中和战略,尚无完整确定的落地方案。而第三方数据中心运营企业的动作则略快一些。
万国数据从2019年开始参与绿电交易,已在张北地区采购了风电,在上海和成都采购了水电,还在广东参与了新能源的电力市场交易,是行业中第一批参与以上地区绿色电力交易的企业。
万国数据高级副总裁陈江平对《财经》记者表示,万国数据使用绿电的比例(不含市电固有数量)从2019年的低于10%,提高至了2020年超过20%,预计2021年这一比例将达到30%。
目前,企业采购绿电、绿证,以及投资可再生能源的政策环境都较此前有所放开。今年9月,国家发改委、国家能源局正式批复《绿色电力交易试点工作方案》(下称方案)。此前,我国没有绿色电力交易和产品的清晰定义,该方案对此做出了明确的表述,即绿色电力产品初期为风电和光伏发电企业上网电量,条件成熟时扩大至符合条件的水电。
全国绿色电力交易试点启动当天,万国数据与中广核新能源公司签署了绿色电力合作框架协议。根据协议,万国数据将在未来10年向中广核新能源采购绿色电力,合计采购电量不低于20亿千瓦时。同时,双方将就绿电交易、绿证交易、新能源投资、“源网荷储”一体化等服务及相关领域展开深度合作。
在广东第一桩绿电交易中,万国数据采购的电量占到了整个交易的一半。在北京电力市场,万国数据也是采购绿电规模最大的科技企业之一。该司已成为采购绿电规模最大的数据中心企业。
陈江平表示,万国数据的用能需求约30%可以靠绿电采购解决,但实现碳中和目标更主要的路径是直接投资新能源项目,包括分布式的风电、光伏项目,也包括集中式的大型风光电站,预计可覆盖公司整个用能需求的一半左右。
新能源项目和数据中心有较强的互补性。一些新能源项目在建设之前,就与数据中心企业建立合作,两者同时建设、共同投运。万国数据目前已与京能集团等签署了合作协议,将合作建设“源网荷储”项目。
对于有志实现碳中和的数据中心来说,提升能效也尤为重要。万国数据以PUE趋近于“1”为目标,利用新技术、强运营等手段,持续实现能效提升。目前,万国数据的数据中心均值PUE低于行业平均水平17%~22%。其中,华北区域最优PUE达1.22,华东区域达1.25,华南区域达1.29。以华东地区为例,万国数据今年较行业均值预计节省2亿度用电量,碳排放量减少16万吨。
借助较好的能效管理,万国数据已在碳市场上获益。该司有5个数据中心被纳入北京碳市场管控,其数据中心的PUE数值是1.3,低于北京碳市场PUE值1.5的碳配额盈亏基准线。陈江平表示,万国数据在北京的5个数据中心共获得4万多吨的碳配额盈余,可在碳市场上销售。近期北京碳市场的碳价近80元/吨。
能源结构转型阵痛期的挑战
对于中国科技企业包括数据中心企业来说,碳中和是未来的应有之义,但在眼下,向碳中和目标转型仍面临诸多挑战,一方面要增加成本,另一方面还对运营水平有更高的要求。
在国家电网、南方电网组织的绿色电力交易试点启动会上,成交价格不一,但总体上绿电的成交价都较高。在国家电网经营区内,绿电成交价格较火电中长期交易价格每度电溢价3-5分钱。在南方电网经营区内,绿电交易价格则在风电、光伏现有价格的基础上平均提高了2.7分/千瓦时。
据业内人士透露,不同地区、不同时段的绿电交易价格有所不同,价格影响因素较为复杂。比如,区域因素影响较大,省内达成的绿电交易价格相对便宜一些,跨区的成本则稍微高一点。整体上来说,采购绿电价格会比原来成本增加3—4分钱/千瓦时。
绿电采购不仅增加成本,还需要有企业有绿电交易的资质和能力。电力市场交易规则复杂,且具有较高的资金规模要求,跟平时企业单纯交电费相比,复杂度陡增。
企业在条件都具备的情况下,还面临标准规范不统一的难题。目前,中国国内的绿证、绿电,以及碳市场都没有打通,也就是说,一度绿电对应的社会责任、绿电价值和权益并没有统一的度量和计算规范。
此外,对于一些有国际业务的企业来说,要实现全球范畴的碳中和,就还需要购买国际绿电或绿证。而国际和国内的相关渠道和认证也尚未打通,价格和规则差异巨大。
将在东南亚等地建设运营多个国际数据中心的万国数据就面临相关难题。万国数据于2016年在美国纳斯达克上市,并于2020年在港交所成功二次上市。陈江平表示,国内和国外的资本市场对上市公司的审计标准有所不同,绿电认证体系也不尽相同。在海外市场购买的一些绿证,国内政府和机构并不认可。为了满足国内外两重标准,公司采购绿证的时候必须要有冗余量,以保证公司在不同计算体系里都符合碳中和的标准。
随着双碳政策的落地,以及国际社会对气候问题的合作加深,中国企业通往碳中和的道路必将日趋宽广。
“我们明白碳中和相关政策和市场有一个逐渐成熟的过程。”陈江平说,“目前虽然挑战诸多,但如果大家都不买价格较高的绿电,那就永远不会有绿电交易。对龙头企业来说,前期的成本和企业责任是必须要承担的。碳中和是必须要做的事情,而且早做肯定比晚做好。”
原标题:数据中心面临能源转型挑战,头部企业探索碳中和之路