在數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展進程中，數(shù)據(jù)中心起著至關重要的支撐作用。數(shù)據(jù)顯示，2020年，中國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達到39.2萬億元，數(shù)據(jù)中心用全社會1%左右的用電量支撐了38.6%的國民生產(chǎn)總值。預計到2030年，中國數(shù)據(jù)中心用電量為1800億度，將支撐超過50%的國民生產(chǎn)總值。“雙碳”政策引領下，數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展則日益成為大家關注的焦點。

日前，中國建筑設計研究院數(shù)據(jù)中心設計研究所所長、中國勘察設計協(xié)會電氣分會青年專家組常務副主任及雙高專家組委員郭利群、施耐德電氣關鍵電源業(yè)務部首席技術顧問石葆春共聚施家課堂，就數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳具體措施、如何提高數(shù)據(jù)中心負載率、數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展方面路徑、可再生能源對數(shù)據(jù)中心的意義與可行性、儲能發(fā)展空間等多項議題進行了多方位探索與交流。

降低PUE僅僅是開始

談到可持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)意義很容易聯(lián)想到節(jié)能減排，進而映入腦海的便是PUE指標。在相當長時間里，PUE一直是數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的技術攻關方向。得益于數(shù)據(jù)中心能源效率的飛速提升，數(shù)據(jù)中心的平均PUE從十多年前的超過1.8，降低到如今的平均不到1.5，甚至有的已經(jīng)低于1.2。

郭利群介紹：“當下，盡可能降低PUE依然是業(yè)界努力的方向，并且是數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設計過程中要重點考慮的因素，低PUE可以節(jié)省電費支出，為持續(xù)運營的盈利提供保障。由于地方政府對于數(shù)據(jù)中心的用電用水都有要求，因此，在數(shù)據(jù)中心設計時，需要因地制宜選擇合適的制冷和供配電技術路線。”

以正在實施的某項目為例，當?shù)毓?jié)水辦對用水指標控制非常嚴格，由于傳統(tǒng)風冷冷水系統(tǒng)的PUE值不理想，所以需要通過采用間接蒸發(fā)冷技術將PUE降低到1.25以下。要充分實現(xiàn)自然冷卻，除了提高供給水溫度之外，還要充分利用風向，讓更大的自然風吹到設備上。比如，布置了間接蒸發(fā)冷卻機組的數(shù)據(jù)中心樓，宜利用全年主導風向特點，多棟數(shù)據(jù)機房樓豎向布置，以樓的短邊迎風，形成迎風進風通道，提高樓兩側布置機組的長邊吸風換熱效率；辦公區(qū)則可以橫向布置，形成擋風屏障，提供內(nèi)院環(huán)境舒適度。

“如果要進一步降低PUE，還必須要在供配電系統(tǒng)方面做出更多努力。”石葆春介紹，在這方面，由施耐德電氣提供的Galaxy系列UPS，除了傳統(tǒng)的雙變換模式，還支持全新的ECOnversion（E變換）工作模式。

施耐德電氣獨有的E變換模式具有高可用性、高效率、高性能指標參數(shù)等多重優(yōu)勢。在E變換模式下，運行時的逆變器保持與旁路電源并聯(lián)連接，并共同為負載提供電流。負載需要的諧波電流（無功功率）由逆變器提供，靜態(tài)旁路向負載提供基波電流（有功功率），而輸出的電壓由旁路市電電壓決定。逆變器可以對諧波電流進行補償校對，使得UPS輸入端的諧波電流小于3%，輸入功率因數(shù)為0.99。當市電供電發(fā)生故障時，逆變器將立即提供負載所需的所有電流，從而消除在切換E變換模式過程中的斷電或壓降，等特點。沒有切換動作，也可以說其切換時間達到0ms，輸出提供IEC62040-3 Class 1供電質(zhì)量；E變換僅進行較少的能量變換，功率器件溫升低，疲勞老化程度低，產(chǎn)品壽命長達15年；99%高效率帶來低TCO，1000kW負載10年節(jié)省350萬度電。

面向未來的可持續(xù)發(fā)展

降低PUE意味著可以節(jié)省數(shù)據(jù)中心的用電量，同時也帶來了碳排放量的下降。如果按1,000個功率密度6kW的機柜，平均PUE1.3計算，則全年耗電量為6,833萬度，折合碳排放交易額303萬元。在業(yè)界持續(xù)為降低PUE而進行探索的同時，有必要認識到，要實現(xiàn)整個社會的可持續(xù)發(fā)展，僅僅降低數(shù)據(jù)中心的PUE是遠遠不夠的，而且進一步下降空間也已經(jīng)很小了。

石葆春表示，作為關鍵能源效率指標，持續(xù)提升的PUE可看作是數(shù)據(jù)中心行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的第一步。施耐德電氣認為，廣義的可持續(xù)發(fā)展需要從環(huán)境、社會和治理（ESG）三個方面綜合考量，關注能源使用、溫室氣體排放、用水、廢棄物、土地與生物多樣性等多個要素。在《中國數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展》洞察報告中，施耐德電氣明確提出了構建可持續(xù)發(fā)展數(shù)據(jù)中心的關鍵要素、衡量指標和實踐路徑。特別需要指出的是，數(shù)據(jù)中心最終實現(xiàn)凈零碳是一個漸進的旅程，應該分階段來完成。每個數(shù)據(jù)中心企業(yè)需要根據(jù)自身所處的階段，來確定戰(zhàn)略目標，制定實施規(guī)劃。

其中，利用可再生能源是實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心乃至整個社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵步驟。如今，風力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電越來越受到重視，在電網(wǎng)中所占的比重也在逐步提高。不過，可再生能源發(fā)電仍然具有一定局限性。郭利群介紹，光伏每年有效的發(fā)電時間在1,500小時到1,900小時，即使在內(nèi)蒙古草原，每天最長的有效發(fā)電時間也只有4.5小時。要解決這個問題，一方面需要電網(wǎng)自身的高度自動化可調(diào)節(jié)，另一方面則需要與儲能系統(tǒng)相配合。

對于數(shù)據(jù)中心而言，用戶側儲能系統(tǒng)與UPS相結合，實現(xiàn)用戶側的“UPS+鋰電池”儲能系統(tǒng)部署，降低儲能系統(tǒng)建設成本?？梢岳梅骞入妰r差，幫助企業(yè)大幅降低用電成本，實現(xiàn)節(jié)碳目標。在這一方面，施耐德電氣Galaxy V系列旗艦UPS，在研發(fā)初期就前瞻性地融合了儲能技術，可以充分滿足儲能系統(tǒng)的應用。在數(shù)據(jù)中心場景、充電站場景、制造業(yè)場景，施耐德電氣的儲能系統(tǒng)都得到廣泛應用。引入儲能系統(tǒng)之后，數(shù)據(jù)中心可以部分取消柴油發(fā)電機，配合施耐德電氣新型的Galaxy V系列E變換UPS設備，簡化數(shù)據(jù)中心架構，提高電能利用率，降低運行成本。在實現(xiàn)增容扛峰功能、峰谷電價調(diào)節(jié)功能的同時，提高數(shù)據(jù)中心的供電質(zhì)量。

在這一新的數(shù)據(jù)中心架構之下，UPS也得到了重新定義，不僅是提供不間斷供電，還實現(xiàn)了儲能應用和電能質(zhì)量治理。UPS成為數(shù)字化的能量調(diào)整、儲存、分配及管理系統(tǒng)，可根據(jù)電網(wǎng)、負載、儲能、時段，智能化地進行電能質(zhì)量治理、能量管理及調(diào)配，大幅提升能源使用效率。

在業(yè)界對數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展之“道”擁有高度共識的當下，施耐德電氣作為數(shù)據(jù)中心行業(yè)專家，將基于豐富的實踐經(jīng)驗和行業(yè)洞察、領先的數(shù)字化技術、強大的生態(tài)圈伙伴，通過科技賦能，為數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展、為數(shù)字能源領域的產(chǎn)業(yè)升級與創(chuàng)新貢獻更大力量。

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