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Carbon Brief网站发表文章,题目是:中国如何应对数据中心不断增长的能源需求。
截至2023年底,中国有449个数据中心,是亚太地区最多的。国际能源署(IEA)在一份新报告中表示,2024年,中国占全球数据中心电力消耗的25%,仅次于美国,是第二大消费国。与其他国家一样,中国预计未来几年数据中心的电力消耗将迅速增长,部分原因是人工智能的兴起。
然而,当前需求的规模以及任何未来的增长都是不确定的。目前,其他推动电力需求增长的驱动因素比数据中心更重要。尽管如此,尽管估计各不相同,但一些报告表明,数据中心的电力需求可能从2025年的约100 - 200太瓦时(TWh)增加到2030年的多达600TWh,相关排放量为2亿吨二氧化碳当量(MtCO2e)。中国政府已制定一系列政策来解决数据中心的环境影响,但挑战依然存在。
电力需求不断增长
根据2021年的官方报告,称2020年中国数据中心的电力消耗为200TWh,占当年需求的2.7%,预计到2030年将增长到400TWh(3.7%)。更近期的数据显示,2022年需求为77TWh,2025年为150 - 200TWh,到2030年达到400TWh。2025年初,彭博社报道了高盛的更高估计,称中国数据中心的电力需求“预计到本世纪末将增加两倍多,从目前的200TWh增加到接近600TWh”。
相比之下,国际能源署估计2024年中国数据中心的电力需求仅为100TWh,到2027年有潜力翻倍。此外,数据中心在整体电力需求和需求增长驱动因素方面仍然相对较小。目前,根据不同的估计,中国数据中心使用该国年度电力的0.9%到2.7%。然而,彭博社报道称,它们使用的电力不到制造业所需电力的十分之一,指出仅2024年工业的需求就增长了300TWh。
国际能源署表示,自2022年以来,数据中心仅占新增需求的3%——到2027年可能会增长到6%。它表示,中国需求增长的更大驱动因素是工业,包括工业电气化,以及热能和交通的电气化。尽管如此,到2025年底,数据中心相关的二氧化碳排放量可能达到总排放量的1%,据国务院发展研究中心资源与环境政策司副司长韩雪称。
建设绿色数据中心
2021年,中国宣布了一项为期三年的行动计划,旨在建设“高效、清洁、优化和循环”的“新型数据中心”。该三年行动计划包括提高数据中心的电源使用效率(PUE)的措施,这是衡量其能源效率最广泛使用的指标。计算方法是将总能耗除以信息技术设备能耗。比率越高,数据中心的能源效率越低。到行动计划结束时,平均PUE已从上一年的1.54降至1.48。
2024年宣布的新目标是到2025年将大型数据中心的PUE降低到1.25。相比之下,德国是欧洲拥有最多数据中心的国家,要求其现有的数据中心从2027年起达到平均PUE水平1.5。
与此同时,2022年中国启动了一个备受期待的国家项目,名为“东数西算”,旨在处理东部省份产生的数据,这些省份人口较多,而数据处理则在西部进行。它鼓励在西部建设新的数据中心,那里有大型太阳能和风力发电场,以协助东部繁忙的大都市中心。根据该项目,中部和西部地区的数据中心处理更多的非实时云计算需求,如离线分析和存储备份,而时间敏感的数据服务继续在东部得到满足。内蒙古等地区政府也发布了鼓励数据中心与可再生能源设施配套的地方政策。其他地方,北京地方政府为改善PUE的数据中心提供财政支持。与此同时,南方科技中心的广东省选择将一些数据中心移至水下,以减少对冷却技术的需求并降低电力使用。
自2020年以来,政府一直在跟踪数据中心能源转型的相关信息。2024年的最新更新显示,全国有超过50个数据中心达到了“绿色”能源标准,其中包括国家电网的一个数据中心和该国互联网公司的14个数据中心。
面临可再生能源挑战
到2030年,中国数据中心预计将消耗400TWh到600TWh的电力,相关排放量可能达到2亿吨二氧化碳当量。目前,中国的可再生能源主要分布在北部,而需求仍然集中在东南沿海地区。这意味着即使有“东数西算”项目的努力,数据中心通常仍依赖长距离传输来使用可再生电力。完成跨省绿色电力交易仍然非常困难,她指出可再生能源的输出不稳定,以及长距离输电线路的高运营成本。中国已出台支持可再生电力直接输送到数据中心的政策,并建立了“绿色电力产业园”,配备专门的可再生资源和储存设施。
另一个挑战是数据中心的用水需求。由于它们通常需要大量用水进行冷却,这可能会加剧该国已经干旱的西部和北部地区的水资源压力。为缓解这一担忧,北京、宁夏和甘肃的政府正在要求数据中心提高用水效率,并逐步淘汰电力和用水效率低下的数据中心。随着数据中心扩展以处理人工智能工作负载,可能会出现更多具有吉瓦级能源需求的“超大规模”数据中心,需要更高的电力容量。一个国家整体电力结构中更清洁的燃料组合可以帮助减少排放。
然而,目前,由于中国对煤炭的依赖,中国的数据中心在排放方面处于劣势。煤炭占中国电力结构的约60.5%。国际能源署表示,中国的大多数数据中心位于东部,那里的电力供应约70%来自煤炭,但可再生能源和核能的兴起应该会在2030年后“推动煤炭下降”。到2035年,可再生能源和核能将“共同占中国数据中心电力供应的60%”。
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