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信通观察丨“双碳”背景下数据中心和5G基站绿色高质量发展研究

中国信通院西部分院

2022-04-25

导读：本报告在归纳总结了数据中心和5G基站能耗及碳排放的发展现状，分析了国内数据中心和5G基站节能减排的主要路径，结合重庆发展实际提出了有关建议。

摘要：近年来，我国信息通信业发展迅速，逐渐成为国民经济发展的战略支柱产业。随着数字技术驱动传统行业数字化转型的加快，数据中心和5G基站对能源的需求和碳排放的增长越发引起社会关注。本报告在归纳总结了数据中心和5G基站能耗及碳排放的发展现状，分析了国内数据中心和5G基站节能减排的主要路径，结合重庆发展实际提出了有关建议。

数据中心和5G能耗及碳排放现状

随着智能制造、智慧交通、智慧医疗以及游戏、网络视频等加快发展，驱动数据中心和5G基站能耗加快增长，越来越引起社会关注。2019年，全国5G基站数超过13万个，在用数据中心机架总规模达到314.5万架，5G基站和数据中心的用电量占全社会用电量（2019年，全社会用电量72255亿千瓦时，同比增长4.5%）约1%左右。按国家发改委数据显示：火电厂平均1千瓦时供电煤耗达到320g标准煤，即1千克标准煤可以发3千瓦时的电，燃烧1千克标准煤会产生2.62千克的CO₂。经估算，全国数据中心和5G基站二氧化碳排放量约6000万吨，约占全国总量（2020年中国二氧化碳排放量为98.94亿吨,较2019年增加了0.88亿吨，推算出2019年为98.06亿吨）的0.6%。总体来看，与钢铁、电力和交通运输业相比，数据中心和5G基站碳排放量总量相对偏小。但未来随着数据中心和5G基站对社会经济发展的支持力度逐步加大，其自身电能消耗及碳排放将持续增长，成为不可忽视的问题。根据《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）》预测，2030年中国全面实现碳达峰之后，数据中心和5G等数字基础设施碳排放仍将继续增长，到2035年，数据中心和5G总用电量将达约7000亿千瓦时，占中国全社会用电量5%以上；碳排放总量将达到2.3亿吨以上，占中国碳排放量的2%以上。

数据中心和5G绿色发展的主要举措

在碳达峰、碳中和目标驱动下，政府、企业等多举措推动数据中心和5G基站绿色发展。

（一）各方高度重视节能减排

国家陆续出台了《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》《推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》等政策文件，积极引导数据中心和5G基站节能降碳。上海、北京、深圳等地方政府也加强了对数据中心节能环保的管控，对数据中心的建设提出了PUE值的规定。三大基础电信企业均发布了“碳达峰、碳中和”行动计划，明确规划了“十四五”期间数据中心PUE、基站节能比例等目标。阿里巴巴、腾讯等众多互联网企业相继发布了碳中和目标及行动路线。

（二）提升可再生能源使用率

国家及地方政府加快推进数据中心建设逐步向能源相对富集、气候条件适宜、自然灾害较少的地区转移，充分利用本地风光资源，促进可再生能源就近消纳。支持数据中心通过市场化交易直接采购可再生能源电力、购买绿色电力证书、就近应用分布式可再生能源电站等三种方式提升可再生能源利用比例，例如广东、山东、京津冀区域支持可再生能源电力市场化交易，安徽、山东、山西等地区成功落地并加速发展分布式光伏、分散式风电等分布式可再生能源项目。

（三）加大节能降耗技术应用

工业和信息化部发布了《高耗能老旧通信设备淘汰指导目录》《通信行业节能技术指导目录》《国家绿色数据中心先进适用技术产品目录》等多项目录，持续推进企业现网老旧高能耗设备淘汰及先进节能技术的应用。企业积极开展技能降耗技术研发与应用，例如阿里巴巴数据中心携手台达推出数据中心巴拿马电源，功率模块效率达98.5%，损耗降低66%；中国移动针对5G高能耗，在硬件方面推动基站采用新材料、新架构降低基础功耗，在软件方面通过开发自适应业务的关断、休眠等功能降低运行功耗，实现了5G基站能耗下降30%。

（四）推动5G基站共建共享

工业和信息化部等国家部委连续多年发布关于推进电信基础设施共建共享的实施意见，开展考核工作，促进节能减排。基础电信企业积极探索，自2019年年起，中国电信与中国联通全面启动了5G网络的共建共享，截至2021年10月，两家公司已共建共享5G基站超60万个，占全球已建5G基站数40%以上，累计节省网络建设投资超过2100亿元，每年节约网络运营成本200亿元、节电超100亿度、降低碳排放600万吨。

重庆数据中心和5G基站绿色发展现状及存在问题

“十三五”期间，重庆市数据中心年均增长45%，已形成以两江新区为核心，涪陵区、九龙坡区、南岸区、巴南区、璧山区、长寿区、高新区等区（开发区）多点布局的数据中心发展体系。累计建设移动基站24.2万个，其中5G基站4.9万余个，实现重点区域5G网络全覆盖，持续保持全国5G发展第一方阵。“十四五”期间，重庆市数据中心机架数计划达到29.6万架，5G基站达到15万个，相比“十三五”期间规模总量倍数增长，节能减排压力进一步加大。

（一）数据中心总体上架率仍需提高

近年来，重庆超过一半的区县（开发区）积极引进、规划建设一批大型或超大型数据中心，数据中心规模快速上升，平均增速超40%。但受制于行业数字化转型速度较慢、数据要素市场尚未形成等诸多因素，重庆数据中心市场需求总体不足，相较于北京、上海等发达地区，重庆数据中心上架率相对偏低。目前，重庆数据中心总体上架率约65%，低于上海数据中心总体上架率（近80%）。

（二）绿色数据中心建设步伐需加快

工业和信息化部推动绿色数据中心建设工作以来，广东、上海、北京、贵州等地区政府加快数据中心绿色发展，取得明显成效。相比之下，“十三五”期间，重庆虽大力发展数据中心，但对数据中心节能降碳未提出明确指标和实施路径。加之数据中心企业在IT设备、供电系统、制冷系统等方面节能改投入产出不成正比，数据中心企业节能降碳主观能动性不强。到2020年底，重庆市已建成绿色数据中心仅8个，远低于广东、贵州、上海、北京等地区。

（三）政策扶持力度需进一步加大

目前重庆在用数据中心电价普遍在0.65元/KWh左右，贵州在2016年、四川在2018年分别出台数据中心电价0.35元/KWh的优惠政策，内蒙古、河南更是推出0.26元/KWh、0.34元/KWh的优惠政策，重庆数据中心电价普遍高于四川、内蒙古、贵州等等水风光自然资源充裕地区。电力成本占数据中心运营成本一半以上，重庆需进一步完善电力等相关配套政策，优化数据中心产业发展环境，吸引数据中心重大项目落地、促进数据中心可持续发展。

（四）系统性管理机制需尽快完善

北京、上海等个别领先区域率先启动了数据中心能耗实时监测系统建设，但重庆地区尚未建立起对数据中心能耗及二氧化碳排放的监测、统计、预警、管理手段和机制，绿色减排目标往往呈现散点式的评估与引导，尚未形成完整的产业减排体系，全局性、系统性的能源及碳排放审计不足，导致管理效率不高。

重庆市数据中心和5G基站绿色发展的建议

随着国家碳达峰、碳中和工作部署的全面展开，未来数据中心和5G基站的节能降碳压力加大，建议从以下几个方面发力。

（一）加强数字基建统筹管理

坚持先提高上架率、后扩容与新增的建设思路，优先支持大型或超大型数据中心绿色集约建设，严格控制区县盲目新建小散数据中心。坚持以建促用、以用促建，统筹推进5G网络建设，重点围绕产业布局、应用需求等条件合理布局5G基站，分阶段推进5G网络建设，支持基础电信企业共建5G建站。

（二）推动绿色数据中心建设

借鉴学习其他省市经验，积极推进绿色数据中心建设与发展，研究制定新建数据中心建设标准，有序推动存量数据中心开展节能与绿色化改造，加快高耗能设备淘汰。组织评选全市节能降碳或改造提升效果明显的数据中心，开展节能降耗与应用赋能试点示范，并给予一定的资金、土地、用电等政策支持，促进节能减排。

（三）提升清洁能源利用水平

鼓励数据中心企业向可再生能源丰富地区集聚，就近开发利用可再生能源。积极探索直流供电、分布式储能、“光伏+储能”等模式，支持具备条件的数据中心探索开展新能源电力专线供电，提高清洁能源利用率。推动“绿电交易”，加强对数据中心采购绿色电力的政策扶持。

（四）加快节能技术推广应用

加快能效水效提升、信息化管控系统、分布式供能等领域新技术、新产品的研发与创新，推动数据中心应用高效IT设备、高效制冷系统、高效供配电系统、高效辅助系统等技术产品。推广5G基站新工艺、新材料、新方案、新设计等硬件节能技术，鼓励基础电信企业适时采用通道关断、深度休眠等软件节能技术，降低基站设备能耗。

（五）加强能耗及碳排放管理

重点面向数据中心、5G基站，建立健全数字基建能耗监测管理机制，明确责任分工，协同推进能耗监管，促进节能减排。探索建立能耗监测管理平台，监测大型数据中心、5G基站等设备能耗相关数据并逐步拓展监测范围，确保各项指标真实、准确。鼓励和支持数据中心开展科学能耗预测预警，加强人工智能、大数据等在能源管理全流程的应用，定期分析节能降耗进展情况，及时预测节能降耗主要指标的完成情况。

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