严阵以待零碳未来白皮书：大型数据中心通过应用可再生能源，减少对化石燃料的依赖

严阵以待零碳未来：大型数据中心通过应用可再生能源，减少对化石燃料的依赖 可持续发展的机遇 执行摘要 一步，涉及逐渐降低市电在数据中心电源中的比例。 中国宏观 政 策 从“能 耗 双 控”转向“碳 排 放 双 控”，这也 导 致 大 型 数 据中心 的目标 从节 能 减 排向节 碳 改 变。众 多大 型数 据中心制定了激 进的碳 排放减少或消除目标。尽管 可用性、安全性和可扩展性仍然 是 数 据中心的核心 要素，但现在必须以可持续发展为导向来实现这些目标。 在 过去 的 一 年 里，一 些 全 球 最 大 的 数 据中心已 经 承 诺或加速了实现零碳或负碳运营的计划。 第一步：使用外购清洁电力能源 近 年 来，可 再生 能 源 在 电 力网中 的 可用 量有 所 增 加 。然而，在 几乎所有地区，电力网都未能 跟 上 数 据中心对可再生能源的需求。在中国，2022年的发电装机容量为52%的火 力发电 和48%的新能源，其中水电、光电各占总容量的16%、风电14%、核电2%。即使 是 对可再生能源 最 乐 观 的 支 持 者 也 认 为，国 家 要 实 现10 0 %使 用 可再生能源发电，最早也要到2050年。 例 如，谷 歌已 经 设 定 了 到2 0 3 0年只 使 用 零 碳 能 源 的目标。微软则更进一步，宣布计划到2030年实现负碳排放和水资源正向平衡，到2050年，该公司计划从环境中清 除 的 碳 将 超 过 其 自 公 司 成 立 以 来 所 排 放 的 排 放总量。脸书和苹 果的2030年目标是 实现 其 整 个 价值链的净零排放。 为了实现碳排放的减少和最终消除，必须对数据中心的电力供应方式进行彻底变革，而且这一变革已经开始。 在过去的30年里，关键电力基 础设 施的效率 稳步提高，可持 续发展目标推动了一波创新，使 大 型 数 据中心 在关键电力基础设施的利用和效率方面取得了重大进展。这些创新使得今天的电力系统能够实现接近100%的利用率和高达99%的效率，最大限度地提高了可用容量，同时将造成数据中心碳足迹的能源损耗最小化。 这一演 变 的下一 步是 推 动本地可 再生能 源的发 展，这需 要燃料电池 和氢气 发电技 术 的不断 进 步。随着 这两个 领域 的持 续发 展，该行业将迎来一 个 新的未 来：本地可再生能源将为现 场水解装 置 提 供动力，使 燃料电池能够从 边缘 到核心提供可靠和持续的电力。 这 些 大 规 模 的 数 据 中 心 在 推 动 零 碳 运 营 方 面 发 挥 了领导作用，但 这一 趋 势不仅仅 局限于它们。阿里巴巴、百度、腾 讯、字节跳 动、通 用汽 车、宜 家、星巴克、联合利华和沃尔 玛等大 型企业也宣布在 未 来30年内实现碳中和目标，他们的数据中心运营必然也会纳入这些倡议中。随着越来越多的上市公司披露与气候有关的信息，未来势必会有更多的公司效仿。 欧 洲 在 这 方 面 领 先 于 美 国，可 再生 能 源占 电 力 输出 的38%，而化 石燃料则占37%。中国增加可再生能源容量的 速 度 比 美 国 和 欧 洲 快，但 能 源 消 耗 的 增 长 也 比 其他地区快，煤炭仍然是该国的主要能源来源。 要 实现 这个 未 来目标，需 要 整 个价值链 之间的紧密合作。目前，维谛技术（Ver tiv）正在与主要的大 型 数 据中心、燃料电池制造商和其他 利益相关者密切合作，以确保关键的电力系统能够以最高的利用率和效率运行，同时还提供先进的能源管理能力，以支持实现零碳未来。 一 些 超 大 规 模的公司和大 型 数 据中心正在 充分 利用其规 模 来 加 速 可 再 生 能 源 的 供 应 ，以 为 数 据 中 心 提 供电力，并试 验项目，试图使 用本地产生的可再生能 源 来为数据中心供电。尽管某些地区的个别数据中心已实现10 0%的 可 再生 能 源 供 电，但在许 多地 区，可 再生 能 源供 应 能 力 仍 然 不 足 。大 多 数 数 据 中 心 仍 然 依 赖 化 石燃料作为主要和备用电源。 这 对于能 够 帮助这 些 组 织 实现 其目标 的大 型 数 据中心来 说 是 一 个 机 会 。大 型 数 据 中 心 将 根 据 其 是 否 能 够支持这些雄心壮志的目标来选择合作伙伴，而一些企业可能 会发现 增加主机 托管的投 资 是 最简单且 最 具 成 本效 益 的 方 法 来 减 少 数 据 中 心 相 关 的 碳 排 放 ，前 提 是大型数据中心能够提供碳中和的环境。 许 多 组 织 可 以 通 过 购 买 可 再 生 能 源 证 书 和 电 力 购 买协 议 来 实 现1 0 0 %使 用 可 再 生 能 源 作 为 电 力 来 源 的目 标 。这 些 策 略 对 推 动 可 持 续 发 展 倡 议 至 关 重 要；然 而，要 实 现 真 正 的 零 碳 运 营目标，最 终 需 要 减 少 对市电的依赖，逐渐过渡到本地清洁电力的使用。 然 而，要 在 不 影 响 性 能 和 可 用 性 的 情 况 下 实 现 零 碳运营，大型数据中心必须克服若干挑战。 实现零碳运营的方法 第二步：改变数据中心的供电方式 第一 步，已经被许 多组 织采 取，包括使 用可再生能 源 来替 代 当 前 的 能 源 来 源 。而 第 二 步，也 是 最 具 颠 覆 性 的 为 了使 数 据 中 心 实 现 零 碳 化 ，目 前 依 靠 市 电 提 供 主电源，由U PS和 发 电 机 提 供 紧 急备用 电源 的 方 法 需 要 改革。不仅市电提 供可再生能源的能力有限，而且 柴油和天然气发电机也是一种需要逐步淘汰的碳排放源。 y中 长 期 降 低 成 本：通 过 电 力 系 统 优 化 ，可 以 立 即降 低 现 有 部 署 的 运 营成 本 。随 着 本 地 生 产 能 源 的成 本下降，大型数据中心将能够根据能源成 本以 及空间、效率和占地面积进行更优化based on energy cost in addition to space, efficiencyand footprint.yIncreased location flexibility:Some cities and utilitiesare already limiting the power that will be supplied todata centers, and this trend could increase in the futureand limit the ability of providers to locate where there is 结论 减少对化石燃料的依赖在短期内是一种竞争优势，在长期内是 一 种不 可避 免的趋 势。与像 维 谛技术（Ver tiv）这 样 具有 前瞻 性 和 创新 性 的基 础设 施合作 伙伴 合作，将使您能够借助成熟的技术迈向未 来，立 足现在，应对零 碳 的未 来 。维 谛 技 术（Ver tiv）热 烈 欢 迎与 那 些寻求减少或消除对碳能源依赖的公司合作。 不 断 进 步 的 燃 料 电 池 技 术 将 成 为 可 能 的 替 代 选 择 。短期内，燃料电池提供了取代以碳为燃料的发电机作为备用电源 的 机 会。例 如，质子 交 换 膜（PEM）燃 料 电池具 有出色 的 功 率 密度，即 使 在 低 温下也 能 迅 速 启 动，使 其 成为移动和备用电源 应用的理 想选 择。目前，限制质子 交 换 膜 燃 料电池作为备用电源 的主 要 障碍包 括 氢气的成 本（随着各行业 对 燃料电池的采用增加，氢气的成本将下降），以及储存足够数量的氢气以确保24或48小时备用电源的挑战。 y选址更灵活：一 些城市和电力部门已经 开始限制向数 据 中 心 提 供 电 力，未 来 这 种 趋 势 可 能 会 增 加，从而限制供 应商在有需求的地方选址的能力。通 过采 用 氢 燃 料 技 术 实 现 自 主 发 电，成 为 能 源 独 立 型企 业，大 型 数 据 中 心 将 更 加 灵 活 地 在 一 级 和 二 级市场选址，减少对当地电力供应的依赖demand. By becoming energy-independent, colos willhave the flexibility to locate in key primary and secondarymarkets with limited dependence on the local utility.ConclusionReducing dependence on carbon-based fuels represents acompetitive advantage in the short term and a necessity inthe long term. Working with a forward-thinking and innovativeinfrastructure partner like Vertiv puts you in the position to 在这种情况下，UPS除了提供电源调节和备用电源功能外，还 能 提 供 关 键 的 能 源 管 理 能 力 。例 如，对 可 再 生能 源 和 燃 料 电 池 进 行 投 资 的 大 型 数 据 中 心 可 能 希 望能够保存多余的能源供未来使用，或在其园区内使用，以抵消现有的基本负载。UPS可以对此进行协调。未来一代的UPS平台应加入智能能源管理功能。applications. Most SOFCs in use today are natural gas basedwith embedded reformers, but they have proven capable ofrunning on green hydrogen.In this scenario, the UPS provides key energy managementcapabilities in addition to its power conditioning and backuppower functions. For example, operators that make theinvestments in renewable energy and fuel cells may want theability to save excess energy for later use or use it within theircampus to offset existing base loads. The UPS can orchestrate 最 终，这 第二个障碍 将通 过 实 施 现 场水解来解决，由可再生资源供电可产生足够的绿色氢气，使燃料电池不仅能作为备用电源，甚至成为数据中心的主要供电来源。 这种转 变 代 表了本 世 纪以 来 数 据中心运营中最 重 大 的变 革 之一。这 可 能 会 使 一 些 人认 为它 永 远 无 法 实 现 。诚 然，业界确实 必 须 解 决 一 些 挑 战；然而，目前 有许 多大 型 数 据 中 心 积 极 采 用 这 种 方 法，实 践 证 明 这 是 实 现真正零碳运营的最快和最可行的路径，也是该行业持续增长和成 功的关键。随着可再生能源、燃料电池 和水解技术的不断 进步，这些技术将 提高效率降低成 本，最终的可行性只会越来越高。this. Future generations of UPS platforms will need to includesmart energy management capabilities. 通 过 现 场发电的风能 或 太阳能 将为水解设 备提 供动力并为锂离子电池充电。锂离子