双碳”趋势下，零碳数据中心如何打造，要重点考虑"电从哪里来？热到哪里去?"（一）
2022年中国碳排放总量大约为104~106亿吨（数据来源于清华大学气候变化与可持续发展研究院，并参考中国碳核算数据库(CEADs），平均每一个中国人碳排放约7.3吨左右，预计到2030年，我国碳达峰的峰值将在110~116吨，从2030年以后我国总碳排放量将会逐年下降，直至2060年实现碳中和。这是我国“双碳”的大背景趋势。而我国数据中心行业的“双碳”情况是这样的：在2022年，全国数据中心碳排放约为1.63亿吨（数据来源：绿色和平组织发布的研究），占全国总碳排放的1.5%，而2022年我国数据中心市场总规模超过2800亿元，折合美元387.6亿（数据来源：中国信通院发布的《数据中心白皮书（2022年）》），由此得出：2022年我国数据中心每产生1美元的数据中心收入，同时产生4.2千克的碳排放；2022年我国总的GDP是121万亿元，按当前汇率折合美元16.7万亿，按照2022年我国总碳排放104亿吨计算得出：每产生1美元的社会GDP收入，同时产生0.62千克碳排放；2022年全球碳排放总量为405亿吨（数据来源于国际科学合作组织“全球碳计划”（GCP）发布的《2022年全球碳预算》报告），而2022年全球GDP约为101.6万亿美元。同样计算可得：全球每产生1美元的GDP，同时产生0.399千克的碳排放。全球GDP产生1美元，等同排放0.399千克CO2，而我国GDP产生1美元，等同排放0.62千克CO2，而我国数据中心GDP产生1美元，等同排放4.2千克CO2，从社会GDP来看，我国的碳排放远高于国际平均碳排放水平，特别在数据中心领域差距非常明显，所以为什么我们要加强实现“双碳”战略，尤其在数据中心这个特定的行业。目前数据中心在设计、施工和运营方面，最优先考虑的问题是节能减排。随着“双碳”目标日益临近，我国数据中心的CO2排放不断上升，节能减排成为当务之急。根据2021年7月27日京发改规〔2023〕10号文件《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》第五条中“鼓励2021年及以后建成的项目，年可再生能源利用量占年能源消费量的比例按照每年10%递增，到2030年实现100%（不含电网既有可再生能源占比）”。也就是说到2030年我国数据中心要100%采用可再生能源，即数据中心实现零碳排放。
再根据2023年4月14日，受生态环境部和财政部委托，绿色低碳数据中心（环境认证管理技术中心）和中环联合认证中心共同承担编制的《绿色数据中心政府采购需求标准（试行）》由财政部、生态环境部和工信部共同发布，其中就提及数据中心可再生能源使用率如下：
该标准要求从采购需求方出发，数据中心可再生能源使用率2032年达到100%，即数据中心碳中和。这一标准的试运行，将使零碳数据中心越来越受到关注。
如何推动零碳绿色数据中心的建设呢？需全方位的优化与发展，从数据中心自身出发，突破零碳排放的方向主要集中于绿色电力使用、自然冷源利用、先进技术创新、热回收的利用等方面。
绿色电力才是数据中心实现零碳排放的关键条件。绿色电力简称“绿电”，是指在发电的过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，相较于火力发电，“绿电”是对环境冲击影响较低的电力。我国绿电的主要来源为太阳能、风能、水电、核电、生物质能等。根据国家能源部的数据，2022年我国全年总发电量约为8.8万亿度，其中火电发电量约为5.75万亿度，占65%；水力发电量1.32亿度，占比15%；风电发电量0.74万亿度，占比8.4%；太阳能发电0.42万亿度，占比4.7%；核能发电0.41万亿度，占比4.6%。在国家“双碳”的计划中，从现在到2030年为新能源的加速转型期，新能源将逐步成为发电量增量的主体，但是火力发电仍是电力安全保障的“压舱石”。根据2014年11月19日国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划(2014－2020年)》，到2030年，传统石化能源消费占比将下降至68%，而清洁能源占比将从19%升至32%，其中核电占比将从2015年的1%升至5%。对比2022年的电力能源结构来看，现已达成这个目标，但是由于“双碳”战略，我们还在不断扩大绿色能源电力，例如太阳能、风能等。在数据中心领域，截止目前我国大约有8.3万个数据中心，就2022年全国数据中心的总耗电量超过2850亿度，占全国总耗电量的3.24%，接近3个三峡大坝的发电量（三峡大坝2018~2022年平均年发电量为1004亿度）。可见数据中心电耗是非常大。按照国家电网的碳排放因子0.581tCO2/MWh计算（数据源于生态环境部应对气候变化司于2022年3月31日前发布的《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》），数据中心2022年的总碳排放在1.66亿吨左右(此计算值验证了开篇的绿色和平组织研究数据1.63亿吨)，约占2022年全社会总碳排放量1.6%。根据上面提到的国家政策到2030年数据中心实现全面绿色电力能源的要求，我们再看一组来自于清华大学气候变化与可持续发展研究院的数据，是关于2030年我国按照严格“双碳行动方针”把气候温升控制在1.5℃情景下的所需发电量，具体如下：
然后再对比来自国家能源局的2022年全国用电量数据，如下：
我们不难看出未来2030年火电比例要大幅度下降至45%以下，核电和太阳能要翻一倍多，风电要从8.44%增长至23%，近乎翻了三倍，可见风电、太阳能、核电将是未来主要扩展的电力资源。水电增长不大，生物质能可以忽略不计。所以在数据中心绿电的使用上，风电和太阳能成为绝大部分数据中心未来绿电的主要电力。
虽然2030年我国总体实现“碳达峰”，但数据中心要实现全面“碳中和”，绿电使用在数据中心看来就非常重要。这就是为什么国家出台“东数西算”等系列政策，就是把数据中心资源集中起来，从绿色能源供应和算力使用需求的大战略出发，制定数据中心选址、布局、规划、管理的统一方针，这也是东数西算的目的。实现“东数西算”的伟大目标后有两大好处：一是保证所有数据中心有充分的绿色电力供应和最优的PUE效率，为零碳排放奠定基础；二是保证算力集中和分散的最优配置，并考虑到国家经济布局和灾备需要，妥当处理前方和后方、中央和地方协同的复杂关系。正是因为这些原因，现在数据中心规划中都要考虑绿色电力的使用，例如数据中心建设光伏发电、风能发电厂等，还有数据中心就地建设在水电站附近，利用得天独厚水电资源的同时，还使用大坝的水来给数据中心的空调做自然冷却。
对于目前绝大部分数据中心还可以通过购买绿电的方式来达到使用绿电的目的。按照国家发展改革委、国家能源局《关于推动电力交易机构开展绿色电力证书交易的通知》（发改办体改〔2022〕797号）有关要求，北京电力交易中心编制《绿色电力证书交易工作方案》和《绿色电力证书交易实施细则（试行）》，深入调研市场绿证需求，高效研发绿证交易平台，已于2022年9月16日正式开启绿色电力证书交易市场。习近平总书记在党的二十大报告中明确提出，倡导绿色消费，推动形成绿色低碳生产方式和生活方式。贯彻落实党中央国务院决策部署，国家能源局积极推进绿色电力证书交易，引导绿色电力消费。
在可预见的未来中，积极进行绿电交易是实现零碳数据中心的保证。例如：秦淮数据在2022年购买绿电2.2亿度，通过交易获得的绿电累计近7.7亿度。例如：腾讯2022年度已集中签订共计5.04亿千瓦时的绿电交易合同。截止2023年百度已签约引入10亿度绿电等等。
根据国家能源局公开发布的数据，2022年全年核发绿证2060万个，对应电量206亿度，较2021年增长135%；交易数量达到969万个，对应电量96.9亿度，较2021年增长15.8倍。自2021年9月能源局和发改委正式批复《绿色电力交易试点工作方案》并开启国内绿电交易序幕以来，截至2022年底，我国已累计核发绿证约5954万个，累计交易数量1031万个，有力推动经济社会绿色低碳转型和高质量发展。
