随着信息技术的发展，越来越多的人可以享受到ICT基础设施带来的便利，依靠发达的网络、迅捷的网速，人们可以享受在线办公、在线学习、在线医疗等便利。这背后，要靠越来越多的海量计算和越来越大的数据存储来支撑，同时伴随着能源消耗的增长。
——周桃园 华为副总裁兼数字能源产品线总裁
◎本报记者 李 禾
当你打开电脑处理业务、浏览信息，在手机上抢红包时，你可能不会去计算这背后的碳排放。
2021年政府工作报告提出，今年要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，“十四五”时期，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。并将这两项指标作为约束性指标进行管理。面对低碳的硬指标，能源消费量快速增长的信息通信行业(ICT)也提出了碳中和目标。其中，华为首次提出了“零碳网络”，发布了数字能源零碳网络解决方案。
信息技术的发展让能耗大幅增加
据加拿大麦克马斯特大学的研究预测，2040年，ICT的碳排放占全球碳排放比例将从2007年的1.6%上升至14%。2020年，数据中心占全行业碳排放比例最大，占45%，其次是通信网络和终端设备，分别占24%和31%。
在我国，随着5G的商用领域不断扩大，5G、数据中心规模迅猛扩大的同时，能耗数据也大幅攀升。华北电力大学与国际环保组织绿色和平2019年报告显示，2018年我国数据中心总用电量为1609亿千瓦时，约占全社会用电量的2%，超过上海市2018年全社会用电量。假如我国的能源结构保持现状，到2023年我国数据中心用电将会产生1.63亿吨二氧化碳排放，相当于一个中型国家的碳排放水平。
华为发布的《通信能源目标网白皮书》指出，虽然5G网络每比特数据的平均能耗仅为4G的1/10，但由于5G站点数量是4G的2—3倍，同时拥有更大流量，单设备功耗将是4G的3—3.5倍，网络整体耗电量将比现在翻一倍，每年超过1000亿千瓦时。
其实，ICT能耗剧增主要是因为用户数量的剧增，以及相应的通信网络和终端设备等新基建的落地和运行。数据显示，25年前，全球人口总数为56亿，移动用户数不到1亿，站点数量仅20万，联接数低于0.5亿。到2015年，全球人口总数超过73亿，移动用户已激增至48亿，站点数量超过660万，联接数超过80亿。
华为副总裁兼数字能源产品线总裁周桃园说，随着信息技术的发展，越来越多的人可以享受到ICT基础设施带来的便利，依靠发达的网络、迅捷的网速，人们可以享受在线办公、在线学习、在线医疗等便利。这背后要靠越来越多的海量计算和越来越大的数据存储来支撑，同时伴随着能源消耗的增长。
据预测，到2025年，由IoT、云计算、人工智能等新技术构建的万物互联智能世界，联接数将达1000亿个。这也是ICT行业的能耗会如此之高的原因之一。
极简+绿电+智慧能源云
如何才能实现零碳网络？周桃园说，华为零碳网络解决方案包含了“极简站点、极简机房、极简数据中心、无处不在的绿电”四大解决方案，再融合智慧能源云。
极简站点指的是站点形态的极简化，从以前的室内发展到室外，再进一步缩减其占地空间。即让房子变柜子、柜子变杆子，全面“杆站化”，实现降低能耗、省电费、省租金；极简机房是指以机柜替代机房，在保证扩容的情况下，免增机房、免改线缆、免增空调，从而节省能耗、空间并避免大量施工。
周桃园说，极简数据中心是指通过全预制化、模块化建设重构架构；通过高效节能方案重构供电，提升效率，并实现预测性维护；通过间接蒸发冷却等解决方案节省能耗，相比传统冷冻水方案可节能17%；通过智能运维解决方案重构运维，使效率提升35%。
多使用来自可再生能源的绿电，减少使用高碳的化石能源是零碳网络的重要一步。国家发改委副主任宁吉喆说，2020年我国可再生能源发电装机已达到9.34亿千瓦，将进一步扩大可再生能源装机规模，推进清洁能源增长消纳和储能协调有序发展。
“无处不在的绿电”指的是将绿电引入站点、机房、数据中心等，打造绿色联接和绿色计算。最后这四大解决方案还融合了“智慧能源云”，通过源—网—荷—储一体化智慧管理，最终大幅降低用电成本，提升能源效率。
为节能降耗IT企业各显神通
目前，在节能减排上，各运营商可以说是各显神通。有的IT企业通过引入高效电源，改造老旧电池，提升能源转换率，降低能源损耗，达到节电效果；有的采用混合供电解决方案，减少因电力不稳而采用油机供备电带来的相关能源成本和能源损耗。
数据中心需要保持24小时不间断运行。根据国家节能中心、赛迪顾问股份有限公司等共同发布的《中国液冷数据中心发展白皮书》，超大型数据中心飞速发展，快速增长的功率密度对散热提出更高要求。2019年以“风冷”技术为代表的传统数据中心，其耗能中约有43%是用于IT设备的散热，与IT设备自身的能耗45%基本持平，降低散热功耗、控制数据中心运营成本，建设绿色数据中心已成当务之急。
“液冷技术是突破数据中心节能瓶颈的最佳捷径。”曙光数创公司高级副总裁姚勇说，液冷技术带给行业的效益远不止节能一个方面。液冷技术的高效制冷效果，可大幅提升服务器的稳定性、效率及使用寿命，同时提升了单位空间服务器部署密度，高度节省空间占地，并将超大规模数据中心的建设大为简化。液冷数据中心噪音超低，环境友好，余热利用也可创造更多经济价值。
据赛迪顾问估算，液冷应用前景广阔，2025年我国液冷数据中心市场规模将超千亿元。
不过，对于ICT来说，仅依靠液冷等节能环保技术尚不足以应对零碳的挑战。绿电的引入就非常关键，可再生能源让IT企业从能源“消费者”转变成为“生产者”，提高清洁能源的使用率。
目前，全球约41家科技企业已设立长期100%可再生能源目标，2020年，国际科技巨头纷纷加码行动。亚马逊收购了35个风电与光伏电站，成为可再生能源迄今最大买家。谷歌提出，将在2030年实现全球实时零碳运营，将零碳的统计范围从年过渡到小时；微软则表示，将于2030年实现负碳排放，并在2050年消除企业所有历史碳排放。
腾讯首席执行官马化腾在他的朋友圈中强调，“预计未来最大占比的是原生清洁能源支持的数据中心的实现。很难，但总要努力。”绿色和平气候与能源项目主任叶睿琪表示：“我们认为马化腾的评论清晰地传达了一个信号，即数据中心的可再生能源利用，将是科技行业迈向碳中和的最重要手段之一。”
随着数字技术的发展和碳中和目标的牵引，ICT技术在不断地融合创新。周桃园表示，未来主流方案的方向应该是从以终为始的角度考虑，系统化、全局化地进行能效提升，从站点到机房进行到智能运维，实现极简站点、极简机房；数据中心则应从架构、供电、温控、运维4个方面重构，以此来提升运维效率、减低能源损耗及缩短建设周期等。
第十三届全国人大常委会委员、中国科学院科技战略咨询研究院副院长王毅说，实现碳中和以及零碳，最核心的内容就是发展可再生能源。构建一套高比例可再生能源体系，加强顶层设计，与现有的分布式能源系统、智能电网，未来的智慧能源等，作为一个统一的体系来设计，降低系统成本，塑造新的能源安全格局。（科技日报）
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