作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重要的底層支撐,伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為 十四五 規(guī)劃的重點(diǎn)發(fā)展方向,數(shù)據(jù)中心也迎來了發(fā)展的黃金時(shí)代,但數(shù)據(jù)中心是碳排放大戶,在 3060 雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的背景下,如何構(gòu)建低碳、零碳,甚至是 負(fù)碳 數(shù)據(jù)中心成為整個(gè)IDC產(chǎn)業(yè)上下游共同關(guān)注的焦點(diǎn)話題。
自2019年初,工信部等三部門聯(lián)合發(fā)布《加快構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心的指導(dǎo)意見》以來,在發(fā)改委、工信部、能源局等多個(gè)部門發(fā)布的包括《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查的若干規(guī)定》《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》等在內(nèi)的多份全國性及地方性政策文件中均提及,要推進(jìn)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)。
IDC上下游企業(yè)層面,無論是IDC服務(wù)商,還是設(shè)備廠商,都積極響應(yīng)國家號(hào)召,投身綠色技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用,為 碳中和 盡一份力。
余熱回收的必要性
設(shè)備散熱作為數(shù)據(jù)中心電力消耗之一,也是數(shù)據(jù)中心PUE產(chǎn)生的根本源頭,降低設(shè)備熱功耗一直是眾多廠商努力研發(fā)的一個(gè)方向,但就目前技術(shù)而言,實(shí)現(xiàn)設(shè)備完全不散熱簡直是 天方夜譚 。
基于此,如果能將設(shè)備產(chǎn)生的熱量回收,加以利用,進(jìn)而減少生活中供熱的碳排放,也可為 雙碳 宏偉目標(biāo)貢獻(xiàn)一份力量。
可能看到這里您會(huì)覺得:我數(shù)據(jù)中心應(yīng)用純綠電的話,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 零碳 數(shù)據(jù)中心了,為何還要 多此一舉 利用余熱回收,變相降低 碳排放 呢?
即使數(shù)據(jù)中心已經(jīng)可以做到純綠電供電,筆者認(rèn)為,還是有必要利用余熱回收,收集熱量。具體好處可總結(jié)為兩點(diǎn)。
一方面,回收的熱量可用作生活熱水、供暖等生活供熱,從而降低這些生活供熱的碳排放,為整個(gè)社會(huì)的碳中和作出貢獻(xiàn),彰顯企業(yè)社會(huì)責(zé)任心;
另一方面,回收的熱量可以進(jìn)行銷售,平攤數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本,以現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心逐漸規(guī)?;笮蛿?shù)據(jù)中心逐步增多的趨勢看,甚至有可能為數(shù)據(jù)中心帶來盈利。
綜上,筆者認(rèn)為,無論數(shù)據(jù)中心是否應(yīng)用純綠電,是否已經(jīng)成為 零碳 數(shù)據(jù)中心,都應(yīng)應(yīng)用余熱回收技術(shù),在 零碳 數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上,打造 負(fù)碳 數(shù)據(jù)中心,助力其他行業(yè)實(shí)現(xiàn) 碳中和 。
余熱利用市場前景廣闊
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在運(yùn)行的過程中,產(chǎn)生大量的余熱,這些余熱有著易提取、熱源充足等特點(diǎn),利用熱泵技術(shù)將數(shù)據(jù)中心余熱回收利用,在數(shù)據(jù)中心有著廣泛的應(yīng)用前景,尤其是在我國北方地區(qū),可有效幫助用戶降低用熱成本。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),按現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心規(guī)模計(jì)算,我國北方地區(qū)數(shù)據(jù)中心的可回收余熱總量約 10GW,理論上可支持3億平方米建筑供暖。
但目前來看,我國數(shù)據(jù)中心余熱回收利用情況并不理想。目前我國大約有8萬座數(shù)據(jù)中心,絕大部分余熱直接排向空氣,浪費(fèi)巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前利用余熱回收技術(shù)回收余熱加以利用的數(shù)據(jù)中心僅有阿里巴巴千島湖數(shù)據(jù)中心、騰訊天津數(shù)據(jù)中心、中國電信重慶、萬國數(shù)據(jù)北京三號(hào)數(shù)據(jù)中心,以及即將投產(chǎn)的UCloud優(yōu)刻得烏蘭察布中心等寥數(shù)家數(shù)據(jù)中心。
其中,據(jù)UCloud提供數(shù)據(jù)顯示,UCloud優(yōu)刻得烏蘭察布云計(jì)算中心項(xiàng)目每年可回收廢熱78000GJ,每年減少二氧化碳排放7380噸,相當(dāng)于種植了40萬棵樹。而據(jù)統(tǒng)計(jì),騰訊天津數(shù)據(jù)中心,一期余熱回收項(xiàng)目,每年也可減少能耗標(biāo)煤達(dá)525噸,相當(dāng)于減少1310噸二氧化碳排放量,等效于種植7.2萬棵樹。通過數(shù)據(jù)可以看出,利用余熱回收技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能減排的體量,非??捎^。
不過,現(xiàn)階段我國IDC行業(yè)的節(jié)能重點(diǎn)主要集中在 前端 上,如:綠電的應(yīng)用、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排、IT系統(tǒng)的降耗等方面,余熱回收利用往往被忽視。伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和數(shù)量都呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。更大規(guī)模、更多數(shù)量的數(shù)據(jù)中心建設(shè),將有更多的設(shè)備,產(chǎn)生更多的余熱,這些余熱如果能被加以利用,不僅推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心 碳中和 進(jìn)程,還能為其他行業(yè) 碳中和 貢獻(xiàn)一份力量。
從近期出臺(tái)的眾多政策性文件不難看出,國家對數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求定會(huì)越來越高,筆者關(guān)注到,北京市發(fā)展和改革委員會(huì)(簡稱北京發(fā)改委)近期發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目節(jié)能審查的若干規(guī)定》(簡稱《規(guī)定》)中指出, 數(shù)據(jù)中心應(yīng)當(dāng)充分利用自然冷源,通過自用、對外供熱等方式加強(qiáng)余熱資源利用。 不僅于此,在對《規(guī)定》的解讀中,北京發(fā)改委更是明確指出了 鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心充分利用機(jī)柜余熱等技術(shù)。 就數(shù)據(jù)中心而言,余熱回收作為之前并不被行業(yè)重視的一個(gè) 碳中和 手段,在政策大趨勢的引導(dǎo)下,將獲得更多關(guān)注,市場發(fā)展前景廣闊。
余熱回收任重道遠(yuǎn)
現(xiàn)階段,我國數(shù)據(jù)中心余熱回收之所以應(yīng)用不算廣泛主要可以從兩個(gè)方面來看:
觀念層面,就像前文提到的,現(xiàn)階段,大多國內(nèi)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)研究方向還主要集中在制冷設(shè)備性能能效提升、冷熱源技術(shù)方案優(yōu)化、可再生能源及自然冷源利用等方面。且在政策層面,我國尚未發(fā)布數(shù)據(jù)中心余熱利用相關(guān)的規(guī)范及指導(dǎo)方案,數(shù)據(jù)中心余熱利用的質(zhì)量和規(guī)格參差不齊,這也一定程度上增加了余熱回收在數(shù)據(jù)中心普及的難度。
應(yīng)用層面。首先,現(xiàn)階段余熱回收利用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一次性投資成本較大,投資回收期長,一般在3-5年以上,且安裝相應(yīng)設(shè)備需要企業(yè)部分停工停產(chǎn),延長項(xiàng)目交付周期,影響數(shù)據(jù)中心交付周期,進(jìn)而可能影響經(jīng)濟(jì)效益。
其次,余熱回收系統(tǒng)安全運(yùn)維較復(fù)雜。對數(shù)據(jù)中心安全穩(wěn)定性要求較高的行業(yè)(如金融行業(yè))來說,增加數(shù)據(jù)中心余熱回收設(shè)備,不僅對此業(yè)務(wù)部署沒有益處,反而還有可能提升出現(xiàn)故障的概率,故障損失修復(fù)帶來的影響足以抵消長期節(jié)能帶來的收益。
再次,回收的余熱理想化應(yīng)用場景主要為生活供熱,而數(shù)據(jù)中心大多建設(shè)在離市區(qū)人口密集區(qū)較遠(yuǎn)的地方,余熱消納應(yīng)用場景不多,要建設(shè)長途運(yùn)輸管道等設(shè)備又將加大投資成本,這也是現(xiàn)階段我國數(shù)據(jù)中心為普及余熱回收利用技術(shù)的一大原因。
同時(shí),值得注意的是,現(xiàn)階段大多數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)冷降溫,相較于液冷數(shù)據(jù)中心,風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心余熱收集及運(yùn)輸難度較大,成本較高。從技術(shù)角度看,風(fēng)冷系統(tǒng)攜帶熱量介質(zhì)為空氣,存在余熱流動(dòng)緩慢、不適合長距離運(yùn)輸、品味低等缺陷,需要鋪設(shè)更大的管道,投資成本高,且回收利用率低;液冷系統(tǒng)攜帶熱量介質(zhì)為冷卻液,流動(dòng)性強(qiáng)、品味較高、方便運(yùn)輸,相對于風(fēng)冷系統(tǒng),投資成本較低,利用率較高,更適合余熱回收利用。
放眼國際,歐美各國數(shù)據(jù)中心余熱回收利用的成功經(jīng)驗(yàn)或許可為我國數(shù)據(jù)中心余熱回收提供些許經(jīng)驗(yàn)。歐美各國在數(shù)據(jù)中心余熱回收利用方面已有 固定模式 。早在2010年,歐美地區(qū)就有國家開始回收數(shù)據(jù)中心余熱用于市政供暖,特別是氣候較冷的北歐國家,如瑞典、丹麥、芬蘭等國,其余熱回收利用產(chǎn)業(yè)鏈完整,擁有專業(yè)從事數(shù)據(jù)中心余熱回收的節(jié)能服務(wù)公司,在取熱效果、熱能輸送等方面具有全球領(lǐng)先的技術(shù),已展現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益。出售余熱甚至成為某些IDC運(yùn)營商的固定收入來源,比如,聯(lián)合愛迪生公司銷售的熱量為0.07美元/千瓦時(shí),其 1.2 mw數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的余熱可帶來每年超過35萬美元的收入,這對運(yùn)營商而言是非常高的財(cái)務(wù)激勵(lì)。除此之外,像蘋果、IBN、谷歌等歐美巨頭公司運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心也均有余熱回收利用的成功案例供我國IDC運(yùn)營商參考借鑒。
總體而言,雖然現(xiàn)階段我國數(shù)據(jù)中心余熱回收利用相應(yīng)政策文件較少,但筆者相信,隨著數(shù)據(jù)中心碳中和進(jìn)程的推進(jìn),政策方面定會(huì)有相應(yīng)的傾斜(如增加余熱利用技術(shù)在《綠色數(shù)據(jù)中心評價(jià)指標(biāo)體系》中的得分權(quán)重;將最新的余熱利用技術(shù)和產(chǎn)品納入國家綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)產(chǎn)品目錄》中;對投資建設(shè)余熱回收設(shè)備的數(shù)據(jù)中心予以相應(yīng)的資金、補(bǔ)貼支持等)。
技術(shù)層面,隨著余熱回收技術(shù)不斷更迭,系統(tǒng)穩(wěn)定性、建設(shè)成本等方面不斷優(yōu)化,筆者相信,會(huì)有越來越多的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商關(guān)注余熱回收技術(shù),而這些運(yùn)營商的關(guān)注也會(huì)促進(jìn)余熱回收技術(shù)廠商進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)改良,為數(shù)據(jù)中心 量身定制 一套專用的余熱回收系統(tǒng),形成 良性循環(huán) 。
最后,用一句話總結(jié)我國數(shù)據(jù)中心余熱回收技術(shù)應(yīng)用: 道阻且長,行則將至。
文章編輯:CobiNet(寧波)
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