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比起元宇宙，“碳中和”显然是一个离我们更近，也更加清晰可见的概念。碳中和与元宇宙看似毫无关联，但它们都有一个基本的底座，那就是数字基础设施。 何为数字基础设施？ 简单来说，数字基础设施就是指支撑云计算、大数据、物联网等现代互联网技术的设备和技术，包括5G网络、数据中心、人工智能平台、工业互联网等。 对于“元宇宙”来说，数字基础设施的重要性不言自明，而对于碳中和进程，数字基础设施同样是重要的底座。碳排放由人类对化石能源的利用而产生，数字技术加持下的新型能源利用体系将能有效降低能源浪费，提高能源生产使用效率，为零碳未来铺平道路。 抛开远在天边的元宇宙不谈，自去年我国提出碳达峰、碳中和的“3060”战略以来，支撑能源行业数字化转型的数字基础设施建设便走上了高速路。一年以来，“能源新基建”取得了巨大的发展，但其中也有不少隐藏的问题需要重视。 这其中，有一个问题最为常见甚至无处不在，那就是数字基础设施本身的能耗问题。 数字化的能耗陷阱 5G的诞生让人们日常生活和互联网技术的发展踏上了一个新台阶。各行业的数字化转型都需要5G技术作为支撑，能源行业也不例外：能源互联网的建设和以综合能源服务为基底的新型能源系统建设都需要5G作为重要的通信技术支撑。 根据工信部近日的公告，我国已建成5G基站139.6万个，占全球70%以上；5G终端连接数达4.97亿，占全球80%以上。 火热的发展之下，5G基站的能耗问题也日渐凸显。 有行业人士曾指出，由于无线电频率更高，5G基站想要达到4G基站的覆盖率，需要建设的基站数量至少需要达到4G基站的2倍以上；而另一方面，5G基站本身的能耗也远高于4G基站3~4倍。曾有研究人员推算，到2025年，我国5G基站的总能耗将达到4G基站的10倍以上。 能耗问题不仅出现在基站上，数据中心、边缘计算服务器等关键性的数字化设施同样附带高能耗的属性。数据中心的用电设备不仅是大量的服务器和硬盘，还有备用电源和冷却辅助设备等，因此，比起5G基站，数据中心的能耗更加夸张，不少大型数据中心的耗电量甚至比得上半个县城。 可见，以5G和数据中心为代表的数字基础设施面临的能耗问题不容小觑。如果“十四五”期间，电力消费按年均3%的速度增长，2025年数字基础设施占全国用电量的比例将接近10%。 事实上，对于碳中和目标而言，数字技术就像是企业运营：数字新基建是投资，通过数字化带来的节能降碳效果则是收入。想要获得盈利，当然要保证收入大于投资，而目前数字新基建的高额“碳投资”，正在成为能源转型实现“碳盈利”的掣肘。 数字基础设施如何节能提效？ 数字新基建本身的能耗问题看似复杂，实则简单。在其数字性的内核之外，数字基础设施本身也是常规的用能设备，因此，只需要按照传统用能设备的能源管理优化措施进行改进，就能极大程度地改善能耗问题。 除此之外，“碳中和”目标的要求并非不用能源，而是少用化石能源、多用清洁能源。我国风光电装机和发电比例逐年提升，电力系统正在加快转型进程，但风光电的不稳定性限制了清洁能源的更快发展。 储能技术是解决这个问题的关键。为了促进负荷侧储能项目的建设，国家发布了多项相关政策，并进一步拉大峰谷电价差，为储能提供盈利空间。5G基站、数据中心都是能耗大户，利用储能设备实现谷电利用，不仅可以降低用电价格，还能助力电网削峰填谷，为整个电力系统的低碳化转型作出贡献。 此外，数据中心运行产生的大量废热造成了制冷系统的高功耗，如果配套余热利用技术将废热加以储存再利用，不仅可以降低冷却用能，还可以实现余热发电或供暖，在解决用电的基础上进一步增加经济效益。 能源数字化管理、储能技术、余热利用技术，这些技术都是碳中和目标下能源转型的重要路径。以上提出的优化方案，也已经被不少数字基础设施建设项目中投入应用。 中国电信和华为的解决方案 在5G技术的爆发式发展和数字化转型的趋势下，中国电信提出了“业务上云”“系统上云”“网络上云”为核心的企业“云改”发展战略。 在5G基站的建设上，中国电信致力实现5G基站的全生命周期数字化管理，并推进多地试点开展基站造价及投资效能评估。目前，中国电信AI基站节能技术获得了广泛应用，周均节约能耗10%。 去年7月，中国电信在青岛古镇口35千伏顾家变电站建设的储能型5G基站投入运行。基站通过储能电池在用电低谷时段储存电力，在高峰时段使用电池为5G基站供电，据测算，单基站可节省用电费用20%，每年仅一个基站就可以节省电费1.38万元。 今年10月，华为又做了一系列大动作：自上半年成立煤矿军团之后，华为再次成立了四大军团，其中就有数据中心能源军团。 华为指出，数据中心的快速发展带来了能耗的提升，在碳中和战略下，未来数据中心如何加快节能改造，走出了一条从“耗能”到“节能”的蜕变之路成为一大挑战。 为此，华为数据中心能源集团推出六大武器，助力数据中心绿色发展，其中，有三项技术为数据中心用能优化提出了有效解决方案。 智能微模块 5.0 解决方案：以AI构筑模块化数据中心智能新高度，同时搭载华为自研智能锂电SmartLi，实现备电全面锂电化，与传统数据中心相比，能效提升30%以上； FusionCol间接蒸发冷却系统：利用间接蒸发冷却技术，有效延长自由冷却时长，降低数据中心制冷系统能耗，全年平均PUE仅1.15，年节省电费12%； iCooling数据中心能效优化解决方案：针对数据中心制冷效率提升瓶颈，通过机器深度学习，探索影响能耗的关键因素，获取PUE的预测模型。中国联通河南中原数据基地采用该方案实现从制冷到“智冷”的革新性转变，每年节省电力达385万度，相当于减少碳排放1829吨。 新能源与数字化需要共同发展 即使有大量的优化技术，能耗依然是基础设施的固有要素，无法完全规避。除了节能技术之外，新基建如何进一步实现节能降碳？ 其实，这个问题的答案就是新基建本身的意义。 数字化对能源行业最重要的影响就是加快低碳转型进程，未来我国能源结构将会更加清洁化；而当电网中流动的电能有一大半都是风电、光伏这样的新能源清洁电力之时，数字新基建所消耗的能源自然也会更加清洁化。 说到底，对碳中和的未来而言，数字技术和新能源就像螺旋桨的两片扇叶，只有同步转动起来，才能产生巨大的推力，推动我们更早迈进碳中和的未来。 |
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