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数据中心节能改造与实践案例 Energy conservation retrofit and practical case of data center 国瑞 沃德（北京）低碳经济技术中 心 2021.11.9 Green World Low-carbon Economy & Technology Center November 9, 2021 关于作者 课题组 成员 ： 王健夫 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 主任 蒋习梅 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 副主任 李淑祎 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 技术总监 谭盛钰 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 研究助理 郭 淼 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 研究助理 郭 丰 中国电子学会 ABOUT THE AUTHORS Wang Jianfu, Green World Low-carbon Economy & Technology Center, Director Jiang Ximei, Green World Low-carbon Economy & Technology Center, Deputy Director Li Shuyi, Green World Low-carbon Economy & Technology Center, Technical Director Tan Shengyu, Green World Low-carbon Economy & Technology Center, Research assistant Guo Miao, Green World Low-carbon Economy & Technology Center, Research assistant Guo Feng, China Institute of Electronic, Senior Engineer 致谢 本研究由 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 统筹撰写，由 能源 基金会 (美国 )北京办事处 提供资金支持 。 本研究 是能源基金会 工业 项目 /工作组下的课题， 项目名称 是 《数 据中心制冷系统能效提升标准开发与地方实践》 。 在本项目研究过程中，研究团队得到了 中国电子学会、上海市能 效中心 、中国标准化研究院、国家发展和改革委能源研究所、中国电 子节能技术协会、中国电子技术标准化研究院 的大力支持 ， 包括 :王 娟主任、 唐戈老师 、秦宏波副主任、 彭妍妍主任、 熊华文主任、吕天 文秘书长、李舒平老师 等，在此向他们表示诚挚感 谢 。 ACKNOWLEDGEMENT This report is a product of Green world Low-carbon Economy & Technology center and is funded by Energy Foundation China. This report is part of the research project under Energy Foundation China’s Industry Program, which is Development of Cooling Efficiency Improvement Guideline for Data Centers and Implementation of Local Pilots. The team is grateful for the generous support it received throughout this research from China Institute of Electronic, Shanghai Energy Efficiency center, China National Institute of standardization, Energy Research Institute National Development and Reform Commission, China Electronic Energy Saving Technology Association, China Electronics Standardization Institute including Wang juan, Tang ge, Qin hongbo, Peng Yanyan, Xiong huawen, Lv Tianwen, Li shuping. 前言 近年来， 中国数据中心飞速发展。 “十三五 ”期间，全国数据中心 机架数量增长超两倍，机架数量达 320 万架，数据中心数量超过 7.4 万家，占全球的 23%。数据中心业务市场规模突破 1200 亿元，阿里、 腾讯、华为等行业巨头 在全球排名领先。 2020 年以来，以 5G、云计算、大数据、物联网、人工智能、 区 块链等为代表的 “数字基建 ”，在推进疫情防控和疫后经济复苏上发挥 了重要作用。数据中心作为新基建有序运行的基础保障，被视为 “新 基建的基础设施 ”、经济高质量发展的 “数字底座 ”，已经被写入当前的 政府工作报告，发展前景广阔。 在 飞速发展 的同时，数据中心高能耗问题凸显。从能耗增长速度 上看，中国 数据中心耗电量增长率连续八年超过 12%， 大幅高于全社 会用电 增长水平 ， 预计 2020 年数据中心的用电量 有望突破 1000 亿千 瓦时，占全社会用电量的比重 高 达 1.5%。 2020 年 9 月 22 日，习近平总书记在第 75 届联大一般性辩论上宣 布，中国将提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争于 2030 年前 达到峰值，努力争取 2060 年前实现 “碳中和 ”。 在全国上下积极探索 减排和低碳发展路径，努力实现碳达峰碳中和目标的背景下，数据中 心的高耗能问题亟待更好、更迫切的解决方案。 数据中心节能工作不仅有利于国内 “双碳 ”目标的实现，还有利于 企业降低成本和提高竞争力。从全球范围看，微软、 Google、 IBM、 英特尔等行业巨头不断加大节能降耗的研发力度，力图占据技术的制 高点，在 全球 业务市场和碳市场 上 占领先机。从国内数据中心节能现 状看，领头企业在 数据中心绿色化方面成效显著，但总体 来 看， 国内 数据中心能效提升 和节能 管理工作任重而道远。 1 基于此，受能源基金会委托，由国瑞沃德（北京）低碳经济技术 中心牵头，在中国标准化研究院、上海能效中心、中国电子学会 的 共 同参与下， 2020-2021 年期间开展了 “数据中心制冷系统能效提升标准 开发与地方实践项目 ”研究 。 本报告《 数据中心节能改造与实践案例》是项目成果之一。报告 系统分析了国内数据中心发展和节能现状，梳理了数据中心节能政策 环境和标准体系，提出了数据中心节能技术 改造 措施，同时对地方先 进经验进行总结和案例分析。在此基础 上，提出了数据中心节能政策 建议。 在报告编写过程中，课题组 走访了多家行业协会、研究机构和最 佳案例实践单位， 开展了一系列专家座谈活动。报告 得到了国家发改 委能源研究所、 中国节能协会 、 国家节能中心 、 上海 市 能效中心 、北 京科技通电子工程有限公司 、世纪互联 等 机构 专家的指导和支持。 同 时，特别感谢能源基金会的大力支持。 希望通过项目研究，能够为国内数据中心节能工作提供一定的参 考。 “数据中心制冷系统能效提升标准开发与地方实践 ”课题组 国瑞沃德（北京）低碳经济技术中心 2021 年 10 月 15 日 目录 前言 . 0 1. 数据中心发展现状和能效水平 . 1 1.1 数据中心发展现状 1 1.2 数据中心能源消费情况 6 1.3 数据中心能效现状与问题 10 2. 数据中心节能政策和标准体系 . 13 2.1 国家和地方相关节能政策措施 13 2.2 国家及地方相关节能标准规 范 18 3. 数据中心节能改造技术措施 . 28 3.1 概述 28 3.2 建筑与建筑热工 . 30 3.3 信息系统 31 3.4 通风及空调系统 33 3.5 电气系统 45 3.6 能耗管理 51 4. 数据中心节能改造实践案例 . 53 4.1 中国电建总部数据中心节能改造 . 53 4.2 贵州省信息园数据中心智能新风系统 . 55 4.3 黑龙江省某数据中心蒸发冷却改造 . 57 2 4.4 江苏省某互联网数据中心智能群控系统改造 . 58 4.5 上海某数据中心制冷系统智慧节能案例 . 61 4.6 数据中心节能改造实践经验 . 63 5. 数据中心节能工作面临的形势 与对策分析 . 64 5.1 面临的形势 . 65 5.2 应对的策略 68 附件一：数据中心节能政策 74 附件二：数据中心节能标准规范 75 附件三：数据中心空调系统节能标准 77 附件四：国家绿色数据中心先进适用 技术产品目录（ 2020） 80 1 1. 数据中心发展现状 和 能效水平 数据中心 是 中国 实现信息化进程的重要载体，在云计算、 5G、人 工智能等领域发挥着重要的作用。 随着信息化和工业化的加快融合， 数据中心 不仅可以服务于互联网，而且可以服务于传统行业数字化转 型，有效推动地方优势产业转型升级和创新发展。 经济发展、社会需求和技术变革 推动 中国数据中心 飞速发展 。 “十 三五 ”期间，全国数据中心机架数量增长超 两 倍， 机架数量 有望突破 300 万架 ，数据中心数量超过 7.4 万家 。受规模提升的影响，全国数 据中心耗电量 增长率连续 八 年超过 12%，远高于其他用能行业 。 数据 中心的节能降耗工作 显得尤为 必要。 在国家部委的政策引领下，在领头企业的探索中， 中国 数据中心 正在逐渐向规模化、低能耗、绿色可持续发展的方向迈进，数据中心 节能工作亦不断取得新突破。本章主要 介绍 中国 数据中心 发展现状、 能耗 情况 ， 以及数据中心节能成效和存在的主要问题 。 1.1 数据中心发展现状 1.1.1 规模不断扩大 数据中心是 中国 信息化基础设施建设的重要内容，近年来， 中国 数据中心迎来蓬勃发展的历史机遇。据 互联网数据中心 发布的 《 2020~2021 年中国 IDC 产业发展研究报告》显示， 2020 年 中国 数 据中心业务市场总规模为 2238.7 亿元， 同比增长 43.3%1。 1http://www.idcquan.com/Special/2021baogao/。 2 图 1-1 2015~2020 中国 数据中心 市场规模 （单位： 亿元 ） 2020 年，以 5G、大数据、物联网、人工智能等新技术、新应用 为代表的新基建， 在推进疫情防控和疫后经济复苏上发挥了重要作用， 推动 国内 数据中心需求的激增 。 有机构预测， 2021 年 中国 数据中心市 场规模将超过 2700 亿元， 比 2019 年提高一倍 。 业务 需求 的 持续扩大 推动数据中心的迅速发展。 “十三五 ”期间， 中国数字中心的机架规模与占有面积实现双 高速 增长。 其中， 数据中 心机架数量从 124 万架增长到 288 万架，保有面积从 1503 万平方米 增加到超过 3000 万平方米。 2019 年，中国在建数据中心机架规模约 185 万架，同比增长 30%。 随着在建数据中心的 陆续 投产，预计 “十三五 ”期末，中国数据中心机 架保有量将 突破 300 万架。 518.6 714.5 946.1 1228 1562.5 2238.7 0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00% 35.00% 40.00% 45.00% 50.00% 0 500 1000 1500 2000 2500 2015 2016 2017 2018 2019 2020 3 图 1-2 2016~2020 全国数据中心机架规模及增速（单位：万架） 2 1.1.2 结构持续优化 根据 工信部对数据中心的分类， 按照机架数量，国内 数据中心 可 分为三类：中小型数据中心、大型数据中心以及超大型数据中心 3。 中小型数据中心曾在 中国 数据中心中 占绝主力 ， 其数量 一直 占 70% 以上 。原因 是 中国 数据中心早期多由企业或机构自建，服务于企业数 据运算、存储和交换，为企业、客户及合作伙伴提供数据处理、数据 访问等信息，比如银行、保险、政府、科研院所、医疗机构等。 2 工业和信息化部信息通信发展司《全国数据中心应用发展指引》（ 2019 年版） 3 2013 年，工信部联合发展改革委等五部委联合出台的《关于数据中心建设布局的指导意见》 。 4 图 1-3 2014~2020 年全国各类型数据中心 占比的变化 2018 年 以来 ， 随着 国内移动互联的兴起 和云计算的快速发展 ， 阿 里、腾讯、百度等大型互联网企业对 海量 数据 的存储、处理等业务需 求增大 ， 大型和超大型的互联网数据中心激增， 数量 逐渐超过中小型 数据中心。 从 国内 三类数据中心占比变化情况看， 2019 年前后，中小型数据 中心占比呈现断崖式下降，由 2018 年的 50%迅速下降到 26%。而超 大型数据中心占比则由 2018 年的 17%，提高到 37%4。 无论从优化数据中心布局的宏观需求出发，还是从节能和提高能 效的现实需要出发，大型化和集群化均是数据中心发展的大趋势。预 计 2020 年， 中国 大型和超大型数据中心合计占比将超过 80%，其中， 超大型数据中心占比将达到 43%，中小型数据中心占比将进一步压缩 到 17%左右。 1.1.3 布局发生调整 早期国内 数据中心的 布局 主要受 经济发展 水平的影响 。 从存量上 看 ， 国内 数据中心主要分布在环渤海、长三角、珠三角等经济发达地 4 数据来源： 全国数据中心应用发展指引 ， 2020 年为预测值。 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 超大型 大型 中小型 5 区。 2019 年， 北京拥有数据中心机架 14.1 万架、上海拥有 34.8 万架， 广东拥有 34.3 万架，北上广三大城市的 在 用机架数 占 全国的 31.3%。 从服务对象上看， 环渤海的数据中心主要为支撑云计算、软件业 以及天津的制造业、物流产业等需求；长三角地区数据中心主要用于 支撑科研单位、金融机构、信息产业和现代服务业的计算需求；珠三 角地区以支撑现代通信与互联网产业为主。 图 1-4 2019 年 北上广机架数量及占全国比例 近年来， 由于 经济 发达地区 的 土地、电力等 资源逾加紧张 ， 在国 家政策引导下， 中国的 数据中心 建设 逐渐向中西部地区转移 。一方面， 中西部地区电力资源相对丰富，环境冷量充沛利于降低数据中心冷却 能耗；另一方面中西部地区 为承接数据中心转移 开出了大量优惠条件， 如 内蒙古乌兰察布市的数据中心享受 0.28 元 /千瓦时的超低电价，远 低于北京市 0.8~1.2 元 /千瓦时的电价水平。 多种因素 综合 作用下， 数据中心在中西部地区 快速 发展，建设规 模不断 扩大。 如 百度公司在山西阳泉市建设了 6000 台机架的超大型 数据中心，中国移动公司在内蒙古呼和浩特市建设了 10280 台机架的 超大型数据中心，中国联通在贵州省贵安新区建设了 30800 台机架的 超大型数据中心。 此外， 在新疆、青海、陕西等地 ，也有 新 的 数据中 心 布局 。 6 图 1-5 中国 数据中心新增规划项目分布热力图 5 1.2 数据中心能源消费情况 对于 国内 数据中心 能源消费总量 ， 目前 尚无官方统计。但被大家 普遍接受的观点是：数据中心能耗高、能耗增长快， 占全国 能源消费 比重 逐年提高 。同时， 数据中心的 能耗消费较为集中，除了 IT 设备 外，制冷 系统 等辅助设施能耗比例高。 1.2.1 总 用电量 约 占全国的 1-2% 由于 在电力统计中 ， 数据中心的实际耗电量常常被混合计入不同 的行业范畴，因此，数据中心能耗统计困难，目前尚无得到权威认定 的 官方数据 。 中国电子 学 会在《中国绿色数据中心发展报告（ 2020）》中通过 机柜样本调查的方法，测算中国数据中心 2019 年总用电量为 600~700 亿千瓦时，约占全社会用电总量的 1.0%。 2020 年受疫情影响，中国 5 数据来源： DCMAP，各地方政府行业发展规划 7 数据中心总用电量规模持续扩大 ，据 预测，数据中心电耗占全社会用 电量比重将突破 1.5%。 LEED6数据中心顾问 (中国 )委员会在《中国数据中心能源使用报 告（ 2019）》中通过统计中国各级别服务器数量、比例、 PUE 的方法， 测算中国数据中心 2018 年总用电量为 613 亿千瓦时，约占全社会用 电量的 1%。 据《绿色数据中心白皮书》称， 2018 年中国三峡发电量、上海市 用电量、数据中心总用电量分别为 1016 亿、 1567 亿、 1609 亿千瓦时， 数据中心总用电量已超过上海市，相当于 1.6 个三峡发电站。 绿色和平与华北电力大学联合发布的《点亮绿色云端：中国数据 中心能耗与可再生能源使用潜力研究》认为， 2018 年中国数据中心电 力消费总量达到 1608 亿千瓦时，约占当年全社会用电量的 2.3%。 中 国电子节能技术协会数据显示，目前中国数据中心的耗电量已 连续八年以超过 12%的速度增长，预计 2020 年总耗电量将达到 2023 亿千瓦时 7，占 2020 年全社会用电量的 2.7%。甚至有机构大胆预测， 由于受到疫情影响， 2020 年中国数据中心耗电量将突破 2200 亿千瓦 时，占全国用电量的比重将超过 3%。 6全称为： Leadership in Energy and Environmental Design 能源与环境设计先锋 7 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1644735440345814299&wfr=spider&for=pc。 8 图 1-6 2010~2020 中国数据中心耗电量及增速 8 虽然不同的行业协会和研究机构对于国内数据中心能耗总量存 在一定争议，但不可否认的是，数据中心能耗高、能源密度大、增速 快，是节能重点领域。 1.2.2 能源消费较为集中 数据中心包括 IT 设备和软件以及配套的辅助基础设施，辅助设 施包括制冷系统、供配电系统等。从能耗构成看，数据中心能耗集中 在这三大领域，其中， IT 设备和软件耗电量最大，其次是制冷系统， 电气 系统能耗占比较小。 8 数据来源： DCMAP,中国信息安全测评中心， 中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会 公开 发言 9 图 1-7 2019 年中国数据中心分系统能耗占比 9 （ 1） IT 设备和软件能耗 IT 设备承担数据计算、存储和交换等任务，运行时间长，耗电量 最大，能耗占比约 42%。 IT 系统主要包括 CPU、存储器等，影响 IT 系统能耗的主要因素有电源输入模块与设备专业组件。大量的服务器、 存储设备、交换机以及千亿级别的芯片在运行过程中消耗大量能源。 目前，国内主流的机柜功率以 4-6kW 为主， 6kW 及以上的机柜 占比为 32%10。国内拥有超过 3000 个 机架 ，总功率 1.5 万 kW 的大型 数据中心超过 300 个，华为、阿里等通信和互联网巨头的超大型数据 中心机 架 数甚至超过 1 万个，运行能耗惊人 11。 （ 2）制冷系统能耗 由于 IT 系 统运行电阻的存在，计算过程中能源消耗大部分以热 的形式耗散到环境中，需要建设高效制冷系统对 IT 设备进行散热。 同时，为保障 IT 设备稳定运行，数据中心对环境温度和湿度要求较 9 数据来源：中国建筑科学研究院有限公司、中国电子节能技术协会《数据中心节能技术及发展方向 分析》（ 2020） 10 http://www.360doc.com/content/20/0419/00/29585900_906941633.shtml。 11 http://news.idcquan.com/news/171372.shtml。 IT设备和软件 42% 制冷系统 40% 电气系统 18% 10 高，往往依赖空调、冷水机等设备来降温，这是数据中心制冷系统大 量存在和能耗高的原因。 数据中心制冷系统包括空调压缩机、冷却水系统、冷冻水系统、 冷却塔以及冷却工质等，能耗占比约 40%。影响制冷系统能耗的因素 有：各类设备的发热、建筑围护设备传热、新鲜空气系统传热、太阳 辐射热、系统能效比、气流组织、空调运行时间等，可概括为设备因 素与环境因素。 由于制冷 系统是数据中心能耗最大的辅助设备，数据中心节能改 造通常以提高制冷系统效率和减低 冷量损耗为主，制冷系统能效提升 对于数据中心节能意义重大。 （ 3）电气系统 电气系统是主要是为了保障 IT 设备和软件运行所需的电源和电 压。电气系统能耗占 比约 18%，影响供配电系统耗电量的主要因素有： 照明设置、不间断电源系统、变压器等。 其中，不间断电源（ UPS） 能耗最高。 1.3 数据中心能效现状与问题 1.3.1 能效提升显著但总体水平不高 表征数据中心能效的 主要 指标为 PUE， PUE 是 数据中心总能耗 /IT 设备能耗的比值。 PUE 值越低，表明数据中心能源利用效率越高。 近年来， 随着 国内 对数据中心节能工作的不断重视，节能改造和 绿色数据中心建设，以及超大型数据中心带来的规模效应，共同促进 了 中国数据中心能效 明显 提升。 从能效水平上看 ， 从 2016-2018 年， 大型数据中心 PUE 平均值从 1.8 下降到 1.55 左右，超大型数据中心 PUE 平均值从 1.5 下降到 1.3 左右。 从结构上看，从 2012 年到 2019 年， PUE 值大于 2.0 的数据中心占比从 34.6%下降到 2%， PUE 小于 1.5 的数据中心占比从 2.7%上升到了 12.9%； 11 虽然 近年来国内 数据中心 的 PUE 值下降明显， 但 与全球 平均水 平相比（目前全球数据中心 PUE 平均值为 1.65）， 国内 仍有 大量的 数据中心 PUE 值在 1.6 以上， 能效水平仍然不高 12。 特别是中小型数 据中心， PUE 值 很多 在 2.0 以上，仍有较大的节能改造空间。 图 1-8 2016-2018 年 中国 数据中心能效水平变化情况 1.3.2 不同类型数据中心的 能效 差别显著 由于 建设时间、 功能 等 不同，国内数据中心 发展水平和 能效 参差 不齐 。 首先， 2018 年后筹建的 超大型互联网数据中心 PUE 值普遍较低 。 部分数据中心能效水平已经达到国际领先。如阿里巴巴杭州仁和数据 中心采用的液冷自然冷源设计年均 PUE 达到 1.12，为全球规模最大 的全浸没式液冷数据中心；通过采用间接蒸发自然冷却技术，字节跳 动的传统数据中心 PUE 由 2018 年的 1.17、 2019 年的 1.16，降低至 2020 年的 1.1413；腾讯、百度等企业亦通过应用先进制冷技术，数据 中心能效能与国际互联网企业巨头谷歌、 Facebook 等看齐。 12 来源： IDC《 2019 中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》 13 来源： 字节跳动 2020 年企业社会责任报告 12 与此同时， 早期建设的 中小数据中心 PUE 普遍偏高 ，且数量众 多 。目前中国中小型数据中心数量占到全部数据中心的 26%以上，如 果按 照占比面积分类，则中小型数据中心占比接近 40%14。 中小型数 据中心 PUE 普遍偏高，有的 甚至高达 2.0 以上 。 1.3.3 中小数据中心 节能管理难度大 一直以来，国内的数据中心，特别是中小型数据中心节能管理遇 到众多难题。 首先，从数据中心的运营方看，数据中心多为各企业和机构的内 设部门运营，不对外提供服务，导致外部政府无法掌握其规模和数量， 内部管理范围交错，难以界定运行边际； 其次，从数据中心作用看，大多数承载机构和企业的核心业务系 统运行，出于商业和保密等原因，在运营成本和绿色化发展方面考虑 较少，各项引导政策对其吸引力不足； 再次 ，数据中心的节能改造面临停机的问题，而企业管理人员对 于数据中心的稳定性、安全性、持续性工作的侧重明显高于对节能方 面的关注。因而对数据中心进行停机节能改造的难度大，而非停机改 造仅仅适用于轻度改造，适用范 围明显减弱 ； 最后，从管理主体的数量和布局看，其管理主体数量众多且分散， 造成社会管理成本较高，政府无力对其全面严格管控。 因此，数据中心节能工作要实现在中小型数据中心方面的突破， 需要加强中小型数据中心的运维管理，落实节能责任，同时加大节能 管理人员培训，提高其节能意识。 14 数据来源：《中国数据中心能源使用报告》（ 2019） （ 注：按面积划分首次出现在《中国数据中 心能源使用报告》（ 2019）中，因此不同规模数据中心的 PUE 结果与按照机架划分略有差异，但整体趋 势保持一致 ） 13 2. 数据中心节能政策和标准体系 数据中心高速发展的同时， 能耗问题突出 。 为此 ，国家部委 、 地 方政府 和相关机构相继 制定了一系列促进数据中心节能提效的政策、 法规 与标准。本章将介绍近年来国家和地方出台的数据中心政策和标 准，以更好地 了解 数据中心 的 节能工作重点和方向。 2.1 国家和地方相关节能政策措施 国家和地方对于数据中心的节能政策主要围绕着优化数据中心 建设布局、提高节能要求、开展绿色数据中心示范，发挥公共机构引 领作用等展开。 2.1.1 优化数据中心建设布局 从国家政策导向看， 2017 年， 工信部 相继发布了 《关于数据中心 建设布局的指导意见》及《全国数据中心应用发展指引（ 2017）》等， 这是指导国内数据中心 建设 的纲领性文件。 该 系列 政策文件通过 划分 数据中心建设地区类型、 采用有区别的 政策 措施 ，推动数据中心建设 向气候适宜、能源充足、土地租用价格低廉的西部地区 转移 。 政策实 施后，以内蒙古、贵州为代表的西部省份数据中心实现高速发展，建 设数量规模快速提升。 2019 年 7 月工业和信息化部、发展改革委员 会、国土资源部、国家能源局《关于数据中心建设布局的指导意见》 提出 市场需求导向原则：从市场需求出发，合理规划建设数据中心。 对满足布局 导向要求，在 PUE1.5 以下的新建数据中心，以及整合、 改造和升级达到相关标准要求（暂定 PUE 降低到 2.0 以下）的已建 数据中心，在电力设施建设、供应及服务等方面给予重点支持。 从地方政策看， 由于 地方经济发展水平、产业结构布局、区域资 源条件等 不同 ，不同地区 对于数据中心建设采取了不同的政策措施 。 总体而言，北京、上海等一线城市严控增量，优化存量；蒙贵宁等欠 发达地区积极引进、扩大规模。 14 （ 1）北京禁止在中心城区新（扩）建数据中心 2018 年， 北京市数据中心可用机架数约为 18.6 万，全市数据中 心平均 PUE 值达到了 1.5，单位机架能耗水平达到 4kW，据此测算， 数据中心耗电量占 全 市全社会耗电量比例高达 9%。 由于 数据中心加 剧了全市用电紧张 局面 ， 因此，北京市制定了一系列数据中心 管控政 策 。 如 《北京市新增产业的禁止和限制目录》（ 2018 年版）指出，禁 止建设 PUE 值在 1.4 以上的数据中心；中心城区全面禁止新建和扩 建数据中心。 政策推动了新建的数据中心向天津、廊坊等周边转移。 （ 2）上海严格控制新建数据中心 目前 上海市数据中心约有 10~15 万个机架 ， 主要服务于金融、通 信、 互联网 运营商。建成的数据中心一部分是企业自用，另一部分为 互联网 运营商为用户提供租赁等服务。当前数据中心运行 PUE 为 1.50～ 2.00， 机架能耗分布较散 15。针对这一情况，上海市在《节能和 应对气候变化 “十三五 ”规划》严格控制新建数据中心，确有必要建设 的，必须确保数据中心 PUE 值小于 1.5。同时，加快数据中心全面节 能改造。 2019 年，上海市提出将全市互联网数据中心新增机架数严格 控制在 6 万架以内 ； 坚持用能限额，新建互联网数据中心 PUE 值严 格控制在 1.3 以下，改建互联网数据中心 PUE 值严格控制在 1.4 以 下。 （ 3）广东省 加强数据中心节能改造与替代 广州市要求各区 新建 数据中心项目实行能源消费承诺和替代制 度 ，同时提高新建数据中心节能标准 。 2019 年，广州市印发《关于加 强数据中心节能审查工作的通知》。提出了新建数据中心的能效准入 要求：新建项目符合 PUE 在 1.4 以下；改造项目要符合 PUE 在 1.6 以 下；并对改造后低于 1.4 以下 PUE 值按不同等级 分配 节能量用能指 标。 同时， 要求新建数据中心项目所在区实行能源消费承诺和替代制 15 资料来源：《上海地区实现超低能耗数据中心的技术路线研究与探讨》 15 度，对既有数据中心进行节能绿色化改造 ， 还提出了日常管理和节能 监察等方面的要求。 2019 年，深圳市印发了《深圳市发展 和改革委员会关于数据中心 节能审查有关事项的通知》，深圳在存量数据中心上开展节能工作， 按照 “以高代低、以大代小、以新代旧 ”等方式促进老旧数据中心改造， 对于不同 PUE 值 的数据中心，给予不同政策支持，例如对 PUE 值为 1.3~1.35（含 1.3）的 高效 数据中心， 可在用能指标上予以倾斜 。 （ 4）贵州省布局（超）大型节能数据中心 贵州省将数据中心的发展作为产业升级的主要动力， 优越的自然 条件和优惠的政策， 吸引了一大批超大型数据中心的入驻。 为了 加强 数据中心的节能管理， 2017 年，贵州省发布 了 《关于进一步科学规划 布局数据中心 大力发展大数据应用的通知》， 对新建的数据中心提出 更高的节能标准和要求，包括 加强 数据中心节能设计、 既有数据中心 技术改造，大力提高实际装机利用率，提高运营管理水平，推进数据 中心绿色化发展 。同时，强调要 优化大型、超大型数据中心布局，杜 绝数据中心和相关园区盲目建设，避免数据中心建成后空置率过高 等 。 2.1.2 提出 数据中心 能效指标 2012 年以来，随着数据中心需求激增，数据中心能耗问题凸显。 为 加快 数据中心节能 管理 ， 从 “十二五 ”到 “十三五 ”， 国家 逐渐提高了 数据中心的节能 标准 ，要求 各地 新建和改扩建数据中心的 PUE 值不 断降低。 2013 年，工信部在 《关于进一步加强通信业节能减排工作的指导 意见》， 提出要出台 适应新一代绿色数据中心要求的相关标准，优化 机房的冷热气流布局，采用精确送风、热源快速冷却等措施，确保新 建大型数据中心的 PUE 值达到 1.5 以下，力争使改造后数据中心的 PUE 值下降到 2 以下。 2017 年 ， 国务院 在 《 “十三五 ”节能减排综合工作方案》指出：进 一步推广云计算技术应用，新建大型云计算数据中心 PUE 值优于 1.5。 16 2019 年 ，工信部 、国家机关事务管理局、国家能源局三部门出台 《 关于加强绿色数据中心建设的指导意见 》指出 大型和超大型数据中 心设计 PUE 值应 不高于 1.4。 2021 年， 工业和信息化部 印发 《新型数据中心发展三年行动计划 （ 2021-2023 年） 》 提出了具体目标：到 2021 年底，新建大型及以上 数据中心 PUE 降低到 1.35 以下。到 2023 年底，新建大型及以上数据 中心 PUE 降低到 1.3 以下，严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。 从北京、上海等地的政策文件看，普遍将 PUE 值在 1.4 以下作为 新建数据中心的准入标准。在改扩建项目上，要求数据中心节能改造 后， PUE 值不高于 1.5（ 北京 ） 16、甚至 1.4（ 上海 ） 17。 2.1.3 开展绿色数据中心建设示范 为了调动数据中心节能积极性，发挥先进数据中心的示范引领作 用，从 “十三五 ”以来，国内一直积极开展绿色数据中心试点工作。 2015 年， 工信部等三部委 联合下发了《国家绿色数据中心试点工 作方案》，要求到 2017 年，创建百个绿色数据中心试点，试点数据 中心能效平均提高 8%以上。 该政策文件还提出了数据中心节能技术 改造、绿色数据中心运维管理体系建设等具体措施。 为鼓励绿色数据中心建设， 《国家绿色数据中心试点工作方案》 下发后，国内 进行了 首次 国家绿色数据中心评选工作 。 北京、上海、 广东、天津 、河北、江苏等 14 个地区入选第一批遴选地址，并且在 生产制造、电信、公共机构、互联网、金融、能源 6 个重点领域中评 选出了 49 家数据中心纳入到《国家绿色数据中心名单》。 16 北京市 2021 年发布了《关于印发进一步加强数据中心项目节能审查若干规定的通知》（京发改规 [2021]4 号。 17 上海市 2018 年 11 月发布 了 《上海市推进新一代信息基础设施 建设 助力提升城市能级和核心竞争 力三年行动计划（ 2018-2020 年） 。 17 2019 年，工信部等三部门发布了《关于加强绿色数据中心建设的 指导意见》，要求建立健全绿色数据中心标准评价体系和能源资源监 管体系，打造一批绿色数据中心先进典型，形成一批具有创新性的绿 色技术产品、解决方案。 2020 年 8 月，国家再次发布《关于组织开展国家绿色数据中心 （ 2020 年）推荐工作的通知》 18，经过评选，通信、互联网、公共机 构、能源和金融领域的 60 家数据中心入选 新一批国家绿色数据中心 。 2.1.4 促进公共机构数据中心绿色先行 为积极响应国家绿色数据中心试点工作， 2016 年，国管局 在 《公 共机构节约能源资源 “十三五 ”规划》指出要开展绿色数据中心试点， 组织实施中央国家机关 5000 平方米绿色数据中心机房改造。该规划 重点提及优化对公共机构机房能耗的监测，实时掌握制冷系统的能耗 水平与效率，对不合理的运行状态进行调整。 主要措施包括： （ 1）在制冷方式的选择上，用液冷替代空冷可增加制冷系统与 IT 设备的换热效率，降低制冷系统的能耗等级； （ 2）优化机架布局，目的在于使制冷空调吹出的冷风与机器散 热时通过自然对流产生的热风气流分离，避免冷热风的掺混。进而提 高低温冷风与 IT 设备的高温表面换热时的温差，提高换热效率，降 低制冷能耗； （ 3）建设自然冷源，充分利用北方冬季的外部冷源为机房提供 制冷，降低制冷空调的全年运行时间，降低能耗； （ 4）自有系统余热回收利用，充分利用空调冷凝时散发的余热， 采用储能装置吸收回热，用于加热冷却水，提高制冷系统的能源利用 效率。 18 http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-08/06/content_5532808.htm。 18 从试点情况看，包括中科院计算机网络信息中心、丽水市公 安局 数据中心、宁波市行政中心集中机房在内的 8 家公共机构数据中心入 选国家绿色数据中心，起到了良好 的 示范引领作用。 2.2 国家 及 地方 相关 节能标准 规范 数据中心 相关标准较多，包括《数据中心设计规范》、《通讯中 心机房环境条件要求》等在内的建设、环境要求、管理等国家标准， 对保障