绿色数据中心 ： 迈向可持续的数字化转型

绿色数据中心： 实现可持续的数字化转型实 践者指南 2023 2绿色指南数据中心 ITUandTheWorldBank.2023.Greendatacenters:towardsasustainabledigitaltransformation-Apractitioner’sguide.GenevaandWashington,D.C. ISBN打印：978-92-61-37481-5 ISBNPDF:978-92-61-37491-4 ISBNEpub:978-92-61-37501-0 ©国际电信联盟和世界银行，2023年保留一些权利 除非作品中另有说明，否则本作品可根据CreativeCommonsAttribution-NonCommercial-ShareAlike3.0IGO许可证（CCBY-NC-SA3.0IGO;https://creativecommons.org/licenses/by-nc -sa/3.0/igo）获得。对于本许可证中未包含的本作品的任何使用 ，请寻求ITU的许可。 第三方材料 如果您希望重复使用本作品中属于第三方的材料，如表格、图形或图像 ，您有责任确定该重复使用是否需要许可，并获得版权所有者的许可。因侵犯作品中任何第三方拥有的组件而导致索赔的风险完全由用户承担。 一般免责声明 本出版物中使用的名称和材料的呈现方式并不意味着国际电联或世界银行对任何国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位或其边界或边界的划定表达任何意见。 本出版物中表达的想法和观点是作者的想法和观点；它们不一定反映国际电联和世界银行的想法和观点。提及特定公司、产品或服务并不意味着它们得到国际电联或世界银行的认可或推荐，优先于未提及的其他类似性质的公司、产品或服务。错误和遗漏除外；专有产品名称以首字母大写字母区分。 国际电联和世界银行已采取一切合理的预防措施来核实本出版物中包含的信息。但是，发布的材料是在没有任何明示或暗示的保证的情况下分发的。解释和使用材料的责任在于读者。在任何情况下，国际电联或世界银行均不对其使用所造成的损害负责。 Acknowledgements 世界银行集团和国际电联在数字发展伙伴关系的支持下制定了本指南。对于国际电联而言，本指南是由联邦经济合作与发展部（BMZ）资助并得到德国国际合作与发展部（GIZ）支持的GovStack计划的产物。 作者希望感谢国际电联(包括ITU-T第5研究组)、世界银行、智慧非洲和可持续数字基础设施联盟的专家,他们为审查指南贡献了时间和见解。 Design NienkeHacco|bureauopdekaart.nl 68 70 66 附录A.关键交叉行业标准和认证 附录B.数据中心的弹性措施 附录C.数据中心的缓解措施 55 58 62 64 49 49 绿化数据中心的有利环境 •数据中心政策框架 •数据中心公共服务和公用事业 •数据中心推动者：技能、创新和融资 •测量、报告和验证 •实施政策工具的挑战和机遇 39 39 46 数据中心的绿色公共采购 •采购计划 •采购数据中心 24 24 28 30 32 36 电子废物管理 可持续设计与建筑 可持续ICT 可持续能源可持续冷却 • • • • • 绿化数据基础设施-减缓气候变化 21 21 绿化数据中心-气候恢复能力 •耐气候数据中心 8 11 执行摘要简介 Figures 图1. 绿色数据中心维度 9 图2. 数据中心的能源使用规模和趋势 17 图3. 数据中心生命周期 19 图4. 数据中心的缓解策略 24 图5. 数据中心站点选择 26 图6. 数据中心中的典型信息和通信技术设备 28 图7. 活动地板和顶部供气系统 33 图8. 确定最有利于环境的选择的废物等级排名系统 36 图9. 根据主机的能耗 50 图10. 温室气体排放范围 63 图11. 减少数据中心温室气体排放范围的步骤 64 CASES案例1. 支持电子政务服务的数据中心基础设施：太平洋岛屿 15 案例2. 互联网交换点开发：吉布提和肯尼亚 15 案例3. 极端高温导致的保护性停机：欧洲 23 案例4. 数据中心弹性：印度 23 案例5. EDGE认证：尼日利亚和哥伦比亚 27 案例6. 能源和环境设计认证领域的领导者：肯尼亚 27 案例7. 绿山数据中心：挪威 27 案例8. 使用可再生能源：拉丁美洲 31 案例9. Facebook利用余热：丹麦欧登塞 31 案例10. 免费冷却：巴西 34 案例11. 烟囱式气道：大韩民国 34 案例12. 数据中心电子废物管理：津巴布韦 38 案例13. 数据中心行业的循环经济：英国 38 案例14. 使用电力购买协议：南非 45 案例15. 东方数据，西方计算国家计划：中国 49 案例16. 政府绿色ICT战略：英国 50 案例17. 数据中心能耗法令：巴西 51 案例18. 数据中心能源效率行为准则：欧盟 51 案例19. 绿色数据中心评级：印度 52 案例20. 绿色数据中心规范：马来西亚 52 案例21. BlueAngelEcolabelforDataCenters,德国 52 案例22. CitySwitch数据中心能源审计补贴：澳大利亚 53 案例23. ISO认证补贴：法国 53 案例24. 太阳能和风能数据中心:智利 55 案例25. 建立超大规模数据中心的规则：荷兰 55 案例26. 冷却水效率联邦能源管理计划：美国 56 案例27. 自愿淡水冷却塔计划:香港 56 案例28. 圆形电子系统：尼日利亚 57 案例29. 集装箱数据中心：老挝 60 案例30. 数字投资基金 61 TABLES表1. 气候灾害对数据中心的影响 21 表2. 确定需求的核心问题 40 表3. 数据中心模式和绿色杠杆塑造环境可持续选择数据中心采购 41 表4. 各种数据中心模式的生命周期成本和可持续发展机会 42 表5. 优先考虑绿色采购目标 44 表6. 标准、标签和认证 47 表7. 可能的标准可能性和来源 48 表8. 绿色数据基础设施政策框架 54 ESG 环境、社会和治理 GHG 温室气体 GPP 绿色公共采购 ICT 信息和通信技术 IEC 国际电工委员会 ISO 国际标准化组织 ITU 国际电信联盟 IXP 互联网交换点 LCA 生命周期评估 LMIC 中低收入国家 PPA 购电协议 PUE 电源使用效率 WUE 用水效率 DESCRIPTION 缩写 执行摘要 可靠、安全的数据托管解决方案对于支持社会的日常功能变得越来越重要，包括公共管理和服务交付。虽然数据中心和云解决方案等数据基础设施对于存储和处理数据至关重要，但它们是高度能源密集型的，需要消耗制冷剂和大量的水来冷却。因此，它们会留下大量的环境足迹，并导致温室气体（GHG）排放。气候变化也会影响数据中心。洪水和气温升高等气候危害使数据中心面临风险，需要针对特定地点的适应措施来保护投资并确保数据存储的弹性。 广泛的从业者参与了与绿色数据中心相关的决策。从制定数字经济战略的决策者到每天在数据中心工作的工程师和技术人员。本指南从公共从业者的角度出发，但这些原则适用于参与开发、运营或采购数据中心基础设施的任何利益相关者。数据中心绿化的机会和障碍是特定于环境的，战略应考虑当地条件。该指南以全球视角设计，包括低收入和中等收入国家 （LMIC）的具体挑战和机遇。 绿色数据中心支持减缓和适应气候变化，促进一国经济脱碳，并帮助实现更广泛的可持续发展目标。解决数据中心的气候足迹需要循环生命周期方法，涵盖设计，制造，采购，运营，再利用，回收和电子废物处理。该指南涵盖了从业者可以考虑的绿色数据中心的六个维度（图1）。第一个维度应对数据中心的气候风险，而其他五个维度则旨在减轻数据中心的气候和环境足迹。这些维度也应被视为公共采购和政策制定的一部分，以便为绿色数据中心创造一个有利的环境。 该指南涵盖了从业者可以考虑的绿色数据中心的六个维度。 nu al MITIGATION 减少的措施排放和环境 数据中心的影响。 ADAPTION 数据中心气候防护措施 针对国家特定的气候灾害。 图1.绿色数据中心维度 1.耐气候数据中心 随着经济数字化，数字基础设施的中断可能会对整个经济产生影响。数据中心容易受到气候危害的影响。例如，洪水会损坏信息和通信技术(ICT)设备，干旱会限制冷却用水，高温会给冷却系统带来压力。尽管风险因地理和气候区而异，但LMIC特别脆弱。2019年受极端天气事件影响最大的10个国家中有8个被归类为LMIC。不仅在规划和运营单个数据中心时，而且在保护关键基础设施的国家层面，都应考虑气候弹性。风险评估是第一步，可以指导弹性措施，例如规划冗余，选址，耐候性建筑材料和设计以及备份和恢复计划。 2.可持续设计和建筑 大多数数据中心的可持续管理都侧重于运营阶段，而忽略了绿色建筑方面，包括改造或扩展现有设施的机会。选址决定了对可再生能源和水等资源的获取，并可能影响能源使用。例如，在一个国家内选择较冷的位置可以减少冷却需求。数据中心建筑的设计会影响环境风险、冷却需求 、资源使用和能源效率低下。适当的尺寸是最重要的参数之一。 净可持续性。此外，选择可持续建筑材料以及在可能的情况下回收或再利用材料，会极大地影响数据中心的温室气体足迹。 3.可持续信通技术 数据中心中的ICT设备需要电力和冷却。购买高能效设备，实施虚拟化技术以确保高效的服务器管理，确保及时的升级和更新以及利用设备性能的实时监控是数据中心可持续使用ICT的策略。投资于能效更高的信通技术设备可能会增加初始成本，但由此产生的长期效率收益和成本降低往往会补偿初始支出。新ICT设备的速度正在放缓。因此，全球数据中心运营商应考虑投资翻新的ICT设备。加强LMIC翻新设备的市场可以减少价格和准入等市场壁垒，并推动环境收益。 4.可持续能源 数据中心非常耗能。为了使能源多样化并减少排放，数据中心越来越多地将目光投向可再生能源。全部或部分转向可再生能源是减少数据中心气候足迹的最有效方法，但由于数据中心的能源消耗模式而变得复杂。此外，数据中心依赖于 当地可再生能源的供应。许多LMIC拥有充足的可再生能源资源，但缺乏基础设施以及发电和配电市场。在一些LMIC，数据中心运营商正在协助能源转型，作为可再生能源项目的合作伙伴或主要租户。数据中心也在合作寻找余热再利用的方法。无论能源来源如何，有效的能源消耗管理至关重要，包括创建有效的指标和目标来推动能源效率的提高。 5.可持续冷却 高效冷却对于产生大量热量的高性能计算和服务器技术至关重要。数据中心温度必须保持在一定范围内，以防止冷凝和ICT设备损坏，以防止停机和数据丢失。许多LMIC位于高温带和高湿度地区。可持续冷却的策略包括实施节能冷却技术，例如精密空调，节能器和密闭系统，以优化冷却效率 。实施适当的气流管理技术也很重要，包括冷热通道的围堵、高架地板和优化的服务器机架布局，以确保高效散热并最大限度地减少热点。冷却系统中使用的传统制冷剂对温室气体排放和气候变化有很大影响。在数据中心冷却系统中采用替代制冷剂作为氢氟烃的替代品具有减少排放的潜力，从2020年到2050年，二氧化碳的排放量减少了约43.5亿吨至50.5亿吨 。1 6.电子废物管理 ICT设备的生产使稀缺资源紧张，并导致温室气体排放。此外，电子废物（废弃的电子设备）由于含有汞等有害物质而对环境和健康构成重大风险。数据中心典型的快速技术刷新率有助于应对全球电子垃圾挑战 。在规划数据中心时，重要的是要考虑设备的使用寿命。许多公司正在摆脱传统的短刷新周期，因为服务器没有变得更快。有效的电子废物管理，包括再利用，翻新和适当的回收利用，可以减轻对环境的影响并改善资源回收。许多LMIC没有足够的公共或私人电子废物处理和回收基础设施。支持电子废物管理生态系统对于实现数据中心的可持续实践和更广泛地管理电子废物非常重要。 绿色采购和有利环