零碳数据中心怎样建设？实用标准、核算指南、实践案例
数据中心实现碳中和的第一步，就是要计算出整体的能源消耗量和碳排放量。
下文对数据中心能耗计算、碳排放核算、实践案例等内容进行了非常详细的解读，强烈推荐大家转发或收藏后反复阅读。
我还帮大家找到了三份非常实用的资料，一起分享给大家：
1、数据中心碳中和技术要求和评估方法：规定了数据中心碳中和管理体系、碳中和声明和评价流程等，适用于数据中心碳中和评价工作。
2、数据中心碳核算指南：报告为数据中心碳核算和绿色低碳水平评估提供依据。
3、数据中心碳足迹白皮书：白皮书对数据中心碳排放概况、能耗与碳排放关系等内容进行了解读。
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三份实用资料
1、数据中心碳中和技术要求和评估方法：标准规定了数据中心碳中和基本要求、管理体系、碳中和核算评价方法、碳中和声明和碳中和评价流程等。适用于数据中心碳中和评价工作。
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2、数据中心碳核算指南：核算指南对数据中心碳核算方法进行了分析和整理，从核算边界、计量要求、数据质量管理和碳排放报告等维度进行了重点分析，并进一步提出了数据中心低碳等级评估方法，最后以浙江数据中心为例，对其综合能耗进行核算。
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3、数据中心碳足迹白皮书：白皮书对数据中心碳排放概况、发电对碳排放的影响、能耗与碳排放关系等内容进行了解读。
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数据中心能耗计算
数据中心对能源的使用是多方面的，不仅存在于外购电力、备用柴油发电机运行燃烧柴油产生的二氧化碳、生活用水、空调补水所消耗的工作质水也需要计算到综合能源消耗及碳排放中。
1、外购电力消耗量
根据数据中心项目产出机柜数、单机柜功率、年平均PUE 值可求得数据中心年耗电量， 计算公式如下:
2、耗能工质-水消耗量
数据中心水资源消耗量，包含空调系统补水消耗量以及办公生活用水消耗量两部分，空调补水消耗量可按每机柜每天消耗0.3m3水估算，办公生活用水可按每人每天 40L 估算，计 算公式如下:
3、柴油消耗量
数据中心多采用10kV 基本功率为 2000kW 柴油发电机组，根据经验值每台机组每小时 消耗柴油 500升，按每月每台柴油发电机保养检修运行 30 分钟估算，每台柴油发电机每年 运行 6 小时，由此可求出数据中心每年柴油消耗量，计算公式如下:
4、天然气消耗量
按市场主流燃气发电机产品，每1m3天然气可发 4kWh 电，同时回收 4kW 冷量估算天 然气使用量，公式如下:
5、综合能耗计算
按市场主流燃气发电机产品，每1m3天然气可发4kWh电，同时回收4kW冷量估算天 然气使用量。
数据中心综合能耗计算主要基于GB/T2589-2020《综合能耗计算通则》内的要求，计算公式为:
标准煤系数可参照GB/T2589-2020《综合能耗计算通则》附录 A 及附录 B 内参数，根据不同能源消耗的总量及其相应的折标煤系数就可求得数据中心的综合能耗总量。
常用折标煤系数
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数据中心碳核算
目前数据中心碳排放核算并无相关认证评价标准，根据相关的国际标准，企业减排责任划分可分为三个范畴:
范畴一最为直接，主要是指直接排放；
范畴二主要包括企业用电和用蒸汽产生的排放，因为用电或用热需要从公共事业单位购买，而这个过程中的碳排放并不发 生在企业的物理边界内，所以属于间接排放；
范畴三主要是指与企业生产经营有关的其他排放，其边界并不是很清晰，涉及到产业链，包括向上游购买到产品以及向下游销售的产品等。一般而言，数据中心考虑碳排放时只考虑范畴一和范畴二的排放。
1、外购电力碳排放量
一般情况下，数据中心的电力供应都来自于市政电网(外购电力)，是碳排放的关键项 指标，对于数据中心的碳排放计算，由于现行标准GB/T 32151《温室气体排放核算与报告要求》中并不包含数据中心行业， 因此根据 ISO14064-1:2018《温室气体-第 1 部:组织层 面上温室气体排放与清楚量化及报告规范》内的要求，和GB/T 32151.1- 2015《温室气体排 放核算与报告要求第 1 部分:发电企业》中的5.2.4“购入的电力产生的排放”的计算方法来 进行计算。
同时这也是比较常规的，对我国企业的企业社会责任报告(ESG)碳排放量核算的通用方法，计算方法如下:
2、二氧化碳排放因子
根据式(6)可知，当知道能源消耗总量乘以对应的排放因子即得所排放的二氧化碳排 放量，参考 GB/T 32151.1- 2015《温室气体排放核算与报告要求 第 1 部分:发电企业》，第5.2.2.3 节“排放因子数据获取”计算公式为 ：
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计算案例
以广东省某数据中心项目情况作为基础，分别对此项目采用外购电力方案以及天气发电方案进行综合能源消耗计算及碳排放核算，项目基本信息如下:
1、对采用外购电力方案进行核算
根据公式 1 至公式 7 对该项目进行综合能源消耗计算及碳排放核算，计算结果如下：
项目综合能源消耗计算及碳排放核算(市电供电)
当此项目采用外购电力供电时，根据计算每年需消耗19980 吨标准煤，对外排放 55381吨二氧化碳。
2、对采用天燃气发电方案进行核算
若此项目改用燃气三联供机组，燃烧天然气发电，并利用余热经过溴化锂机组为数据中 心制冷，按市场主流燃气发电机产品，每1m3天然气可发 4kWh 电，同时回收4kW冷量， 由于采用溴化锂制冷机组替代电制冷机组，保守估计 PUE 由 1.35 降低至 1.30，则该项目的综合能源消耗及碳排放计算如下:
项目综合能源消耗计算及碳排放核算(天然气发电)
当此项目采用天然气机组发电并利用溴化锂机组制冷时，根据计算每年需消耗19178吨标准煤，对外排放 33442 吨二氧化碳。
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零碳数据中心案例
1、Apple
Apple 承诺到 2030 年在其供应链、运营和产品中实现完全碳中和。苹果的数据中心已经实现了碳中和。
苹果通过削减和抵消的组合来实现这一目标。它计划与2015年的水平相比，将自己的碳排放量减少75%。它将通过使用“高质量的碳去除项目”来抵消其运营区域，以抵消目前不可避免的碳使用。
苹果数据中心太阳能农场
苹果公司保持100%的可再生能源运营， 专注于创建新项目并将其整个供应链转移到清洁能源。还有70多家供应商承诺使用100%的可再生能源进行苹果产品生产。这些承诺每年将避免超过1430万吨的二氧化碳当量，相当于每年减少300多万辆汽车上路。
2、META(原facebook)
Facebook已对其数据中心的每个部分进行了定制化工程设计：安装节水设备，使用本地植物进行景观美化，以及使用最少冷却和电力的工程系统来节约能源和水。
自2013年以来，Facebook建立的每个数据中心都是用100%清洁和可再生能源运行，任何未来的数据中心也将按照该标准建设。
3、谷歌
谷歌在数据中心脱碳方面做了很多工作。2017年，该公司宣布在其所有业务中实现了100%的可再生能源，包括其数据中心。如今，谷歌云处理的所有数据都实现了零净碳排放。
荷兰谷歌数据中心与风力涡轮机
除了可再生能源之外，谷歌还使用机器学习来不断优化其数据中心。例如，一种基于历史天气数据训练的算法知道如何调整数据中心的冷却系统以响应环境，该系统每5分钟对各种天气条件进行采样，因此如果温度突然下降，该设施知道要投入更少的能量来冷却服务器。
4、微软
微软的目标不仅是完全消除其数据中心对环境的影响，还计划使它们成为负碳。该公司自2012年以来一直保持碳中和，自2014年以来一直使用100%的可再生能源。微软已经实施了内部碳价格，并向其内部部门收取碳税。
微软“Azure Natick Gen 3.12”设计
微软还一直在投资旨在提高其现有和未来数据中心能源效率的研究。微软也一直在探索燃料电池作为其数据中心供电的一种手段。与谷歌一样，微软使用机器学习来提高其数据中心基础设施的效率。
5、腾讯
腾讯第四代数据中心技术T-Block，可以做到以标准化、产品化、预制化的方式实现数据中心快速交付。
土建建设周期缩短 50%，机电交付周期缩短40%，土建＋机电整体交付周期仅1 年。在节能模式上，综合了各种节能技术，把办公、供电模块、IT 模块、制冷模块、光伏发电都打包进“集装箱”，实现超低能耗，PUE 不高于1.3。以拥有30 万台服务器的园区为例，相比传统数据中心，一年可节电约 2.5 亿度。
腾讯贵安七星数据中心全景图
数据中心创新制冷技术：为了提高制冷效率，降低数据中心的能源消耗，腾讯数据中心尝试了许多新兴节能技术，如自然冷却技术、液冷技术、三联供、余热回收等创新模式。
6、阿里巴巴
阿里巴巴利用领先的液冷技术和人工智能驱动的算法管理等节能策略，降低自运营的数据中心PUE。在2022财年，我们自有数据中心的平均PUE 低至1.247，达到亚洲领先水平。目标是保持自有数据中心年均PUE 不超过1.3。
阿里巴巴将数据中心服务器产生的大量余热循环使用。其中阿里云张北数据中心利用余热对邻近办公园区和市政供热。余热利用项目一期供热负荷21MW，预计明年年底完全建成后，年减排可达3.2 万吨。
一方面通过循环使用延长硬件使用周期，2022 财年翻新服务器数量5万台，另一方面通过拆解报废服务器，循环使用备件，将所有服务器维保延长至5年，全年延保2000万核服务器。
