數(shù)據(jù)中心托管的服務(wù)器需要全年不間斷運(yùn)行以向互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供服務(wù)，同時(shí)需要空調(diào)等輔助制冷設(shè)備實(shí)時(shí)供應(yīng)冷能以維持其可靠運(yùn)行，因此電能消耗量巨大。隨著數(shù)據(jù)中心的大量建設(shè)，數(shù)據(jù)中心將面臨日益增長(zhǎng)的資源和電力需求，高能耗成為阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題之一。

數(shù)據(jù)中心能耗增長(zhǎng)，IT設(shè)備與空調(diào)系統(tǒng)為主要能耗構(gòu)成

數(shù)據(jù)中心是公認(rèn)的高耗能行業(yè)，過(guò)去十年間，我國(guó)數(shù)據(jù)中心整體用電量以每年超過(guò)10%的速度遞增，其耗電量在2020年突破2000億千瓦時(shí)，約占全社會(huì)用電量的2.71%，2014-2020年，數(shù)據(jù)中心耗電量占比逐年升高。

數(shù)據(jù)中心的耗能部分主要包括IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他設(shè)施(包括安防設(shè)備、滅火、防水、傳感器以及相關(guān)數(shù)據(jù)中心建筑的管理系統(tǒng)等)。整體來(lái)看，由服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等所構(gòu)成的IT設(shè)備系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的45%。其中服務(wù)器系統(tǒng)約占50%，存儲(chǔ)系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備約占15%?？照{(diào)系統(tǒng)仍然是數(shù)據(jù)中心提高能源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，它所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%。電源系統(tǒng)和照明系統(tǒng)分別占數(shù)據(jù)中心總耗電量的10%和5%。

數(shù)據(jù)中心供電以火電為主，產(chǎn)生大量大氣污染物

當(dāng)前中國(guó)的電力結(jié)構(gòu)仍以燃煤發(fā)電為主，在數(shù)據(jù)中心供電結(jié)構(gòu)中，火電占比超過(guò)70%，會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體及其他污染物。根據(jù)《中國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》，2018年全國(guó)數(shù)據(jù)中心用電中火電量約為1171.81億千瓦時(shí)。每1千瓦時(shí)火電造成的潛在環(huán)境影響包括0.04克煙塵、0.2克二氧化硫、0.19克氮氧化物。用電量分別乘以上述單位電量污染物排放量，即可得出整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生的主要污染物總量。

如果未來(lái)五年數(shù)據(jù)中心使用的市電中火電占比保持在2018年的水平，且數(shù)據(jù)中心行業(yè)不主動(dòng)提高可再生能源的消費(fèi)量，2023年新增用電量中火電量可能達(dá)到771億千瓦時(shí)，將額外造成的大氣污染排放量為煙塵3085噸，二氧化硫15426噸，氮氧化物14655噸。

PUE值仍存較大提升空間，PUE成為新建數(shù)據(jù)中心的重要制約因素

PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率的指標(biāo)，其越接近于1，代表數(shù)據(jù)中心對(duì)于電能的利用越有效率。2020年12月，《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，大型、超大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)行電能利用效率降到1.3以下。

根據(jù)《全國(guó)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引(2020)》數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)在用超大型和大型數(shù)據(jù)中心PUE值分別為1.46和1.55，尚有較大的優(yōu)化空間。

為了降低能耗及成本，很多企業(yè)將數(shù)據(jù)中心放在水電資源豐富的貴州、云南等省份，由此可見(jiàn)，中西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量占比呈上升趨勢(shì)。雖然低廉的電價(jià)可以讓企業(yè)節(jié)省大筆用電費(fèi)用，但相對(duì)于中東部地區(qū)，由于遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)中心用戶(hù)聚集之地，需要在光纖、基站等長(zhǎng)距離傳輸設(shè)備的架設(shè)和維護(hù)上耗費(fèi)較高的精力和成本，并未從根本上解決數(shù)據(jù)中心的能耗瓶頸。