倒掉洗澡水的時候不可能也丟掉孩子。短期內(nèi)數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展無法減少電力和能源消耗。目前提高能效是最切實有效的手段
文 | 吳俊宇
數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展會帶來數(shù)據(jù)流量的指數(shù)級增長，但數(shù)據(jù)流量增長帶來的能耗提升與碳減排目標(biāo)是相矛盾的。按照國際電信聯(lián)盟（ITU）的推算，到2030年數(shù)字業(yè)務(wù)帶來的流量是2020年的13倍。
流量增長意味著需要算力更強的數(shù)據(jù)中心、傳輸更快的電信基站，以及其他配套設(shè)備。數(shù)據(jù)中心、電信基站都是典型的“電老虎”。數(shù)據(jù)中心有大量服務(wù)器集群，日常高性能計算需要消耗大量電力；5G電信基站傳輸能力更強，代價是平均功耗為4G基站3倍以上。
2021年，國際環(huán)保組織綠色和平與工信部電子第五研究所計量檢測中心聯(lián)合發(fā)布的《中國數(shù)字基建的脫碳之路：數(shù)據(jù)中心與5G減碳潛力與挑戰(zhàn)（2020-2035）》預(yù)測，2035年中國數(shù)據(jù)中心和5G總用電量約是2020年的2.5倍-3倍，將達6951億-7820億千瓦時，占中國全社會用電量5%-7%。同時，2035年中國數(shù)據(jù)中心和5G的碳排放總量將達2.3億-3.1億噸，約占中國碳排放量的2%-4%。
隨著中國制定碳達峰和碳中和（下稱“雙碳”）戰(zhàn)略，ICT基礎(chǔ)設(shè)施作為未來的耗能大戶，也在明確減碳步伐。工信部2021年底發(fā)布的《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，要求加大對5G基站、數(shù)據(jù)中心等重點領(lǐng)域綠色化改造。
從開源的視角看，企業(yè)常見綠色低碳路徑包括幾類：采購綠電、投資可再生能源項目、購買綠色電力證書。
提高能效則是另一種思路。7月18日2022華為Win-Win創(chuàng)新周期間，華為常務(wù)董事、ICT基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)管理委員會主任汪濤談及綠色ICT話題時提到，要從綠色站點與數(shù)據(jù)中心、綠色網(wǎng)絡(luò)、綠色運營三個維度，系統(tǒng)性地提升整體網(wǎng)絡(luò)能效。他說，只要方向大致正確，努力向前，任何對未來的想象都將被實現(xiàn)、被超越。
這也是華為“More Bits Less Watts”理念的具體落地思路。
社會賬，能效最優(yōu)
More Bits Less Watts，簡單理解，這是按照“社會賬”的思路去思考減碳的問題。不在短時間內(nèi)盲目追求能源消耗量的下降，而是追求效能的最優(yōu)。以此實現(xiàn)“更多比特，更少瓦特”。
數(shù)據(jù)中心方面，工信部要求2025年底新建大型和超大型數(shù)據(jù)中心（Power Usage Effectiveness，數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）PUE值下降到1.3以下。這對阿里、騰訊、字節(jié)跳動等大型互聯(lián)網(wǎng)公司，以及中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等超大型數(shù)據(jù)中心運營商提出了挑戰(zhàn)。
電信基站方面，工信部雖暫時未在文件中劃出紅線，但已明確要求中國移動、中國電信、中國聯(lián)通控制單位電信業(yè)務(wù)總量綜合能耗/碳排放。2021年，三大電信運營商均發(fā)布了各自雙碳目標(biāo)和行動計劃。
目前，數(shù)據(jù)中心、電信基站等ICT基礎(chǔ)設(shè)施在全社會碳排放量中的占比尚不足2%。和能源生產(chǎn)與轉(zhuǎn)換（47%）、鋼鐵（17%）、交通（9%）、建筑（8%）、建材（8%）、化工（6%）相比仍基數(shù)較小。
ICT基礎(chǔ)設(shè)施真正的問題在于，耗能增速快，碳排放量增速也快。國家電網(wǎng)能源研究院數(shù)據(jù)顯示，2019年中國5G基站耗電量在全社會用電量的占比約為0.05%。2023年，5G基站耗電量預(yù)計將占社會用電量的1.3%，2026年，5G基站耗電量將上升至全社會用電量的2.1%。
中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院數(shù)據(jù)顯示，2021年全國數(shù)據(jù)中心能源消耗達到2166億千瓦時，較2020年增加44%，占全社會用電量的2.6%左右。與此帶來的二氧化碳排放量1.35億噸，較2020年增長29%，占全國二氧化碳排放量的1.14%左右。
一位曾在亞洲開發(fā)銀行負責(zé)能源工作的人士在今年2月對《財經(jīng)》記者表示，騰訊、阿里級別的大型互聯(lián)網(wǎng)公司，一年自身運營和供應(yīng)鏈的碳排放為超過500萬噸，相當(dāng)于一家中型煤電廠的排放量。若以深圳為基準(zhǔn)，排放量超過深圳總碳排放量的2%。短期內(nèi)，絕對數(shù)值不大。但由于每年碳排放增速為20%-30%。若不提前干預(yù)，ICT基礎(chǔ)設(shè)施會成為下一個排碳大戶。
20%-30%的碳排放增長僅僅只是以當(dāng)前業(yè)務(wù)擴張速度為基準(zhǔn)進行的線性預(yù)測。但IT產(chǎn)業(yè)有自身特點，每一輪技術(shù)迭代往往會帶來指數(shù)級的數(shù)據(jù)流量增長。未來人工智能、自動駕駛、AR、VR等新場景以及衍生產(chǎn)業(yè)帶來的耗能、碳排放甚至可能是非線性的。
倒掉洗澡水的時候不可能也丟掉孩子。從宏觀上看，數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展無法減少電力和能源消耗。考慮到目前國內(nèi)發(fā)展階段，企業(yè)并未在追求能源消耗量的降低，而是通過提升能效的方式，在單位產(chǎn)值的基礎(chǔ)上降低碳排放強度。
以電信網(wǎng)絡(luò)為例，2G/3G基站轉(zhuǎn)換為更先進的4G/5G基站，將大幅降低單比特能耗，最終實現(xiàn)碳排放強度的降低。傳統(tǒng)基站配套損耗大，設(shè)備集成度低，供電來源單一，但提升站點集成度，可以使得配套設(shè)備的損耗降到最低。
此外，簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提升轉(zhuǎn)發(fā)效率，也可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能效最大化。華為采取的解決方案是，全光、極簡、智能。全光網(wǎng)絡(luò)可以減少光電轉(zhuǎn)換過程，減少數(shù)據(jù)傳輸損耗。
這一理念在海外市場已經(jīng)得到了成功實踐。華為已經(jīng)在超過100個國家?guī)椭\營商部署綠色發(fā)展解決方案。在西班牙，通過在骨干網(wǎng)部署OXC，能效提升了81%，帶來29%的成本節(jié)省。在土耳其的綠色站點，通過一站一柜方案取代原有機房，節(jié)省了機房空間與空調(diào)使用，單站每年可節(jié)省1.9萬度電。
因此，華為運營商BG首席營銷官宋曉迪博士提到，根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)，可再生能源可貢獻碳排減少41%，能效提升可貢獻碳排減少總量的40%以上。因此，在尋找可再生能源取代化石能源的同時，應(yīng)該更關(guān)注現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的能效提升，能效就是用網(wǎng)絡(luò)流量除以能耗，“更多比特，更少瓦特”就是要持續(xù)追求能效最優(yōu)。
經(jīng)濟賬，減碳降本
從經(jīng)濟賬的角度去看，“更多比特，更少瓦特”帶來的能效最優(yōu)也意味著減碳降本。
以電信運營商和大型科技企業(yè)為例，采用綠色ICT不僅可以降低碳排放量，還可以控制能源采購成本，降低碳排放成本。
以三大電信運營商為例，中國移動、中國電信、中國聯(lián)通均是能耗大戶和電力采購大戶。
2021年中國移動的用電量為570億千瓦時，中國電信為204億千瓦時，中國聯(lián)通為258億千瓦時。與之相對應(yīng)的則是高昂的能源和電力成本，2021年中國移動的能源電力成本為369億元，中國電信為162億元，中國聯(lián)通為138億元。
以2020年5G大規(guī)模商用為節(jié)點進行計算，三大電信運營商能源總成本從2019年的589億元增長至2020年的652億元，增幅高達10.7%。
不過，華為針對電信運營商提出了一系列產(chǎn)品和解決方案，引入華為目前相關(guān)業(yè)務(wù)和產(chǎn)品線。比如，廣州移動與華為共同在全省21個地市進行極簡網(wǎng)絡(luò)改造，已完成改造站點超過5000個。
廣州移動一方面簡化了遠端站點，基站射頻單元、電源電池和傳輸模塊放置室外，實現(xiàn)去機房、關(guān)空調(diào)，典型單站每年可節(jié)省用電約1.45萬度。另一方面部署了4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)AI能耗管理AI平臺。單個站點一年可以節(jié)省電費5.3萬元，平均投資回報周期小于三年。
事實上，三大電信運營商雖然其能源消耗和電力采購成本在近五年內(nèi)一直在提升，但是單位產(chǎn)值的碳排放量(tCO2e/萬元)卻在持續(xù)下降，碳排放強度也在持續(xù)下降。以中國移動為例，2020年碳排放量為3415萬噸，但2021年降低至3382萬噸，其碳排放強度也從2020年的44.5下降至2021年的39.9。
除去現(xiàn)有的能源購買成本，另一部分成本是碳排放成本——其中包含購買綠電和碳配額的成本。
一位頭部云廠商高管今年5月曾對《財經(jīng)》記者表示，一家百萬臺服務(wù)器企業(yè)，數(shù)據(jù)中心成本結(jié)構(gòu)中，云運營成本占20%。運營成本中，硬件攤銷占50%，能源成本50%。每年能源及電力成本高達數(shù)十億元。
2020年，國內(nèi)幾大頭部云廠商服務(wù)器數(shù)量均已超過百萬臺。上述頭部云廠商高管稱，頭部云廠商在未來2年-3年，服務(wù)器規(guī)模將突破300萬臺。這也意味著未來2年-3年內(nèi)其數(shù)據(jù)中心能源及電力消耗成本將過百億元。
然而，隨著全國碳市場和各區(qū)域碳市場預(yù)計將陸續(xù)納入更多的數(shù)據(jù)中心企業(yè)，其碳排放成本也將隨之上升。無論是購買綠電、碳配額，都要付出更高的價格、更大的成本。
今年3月，北京市已將數(shù)據(jù)中心納入碳排放監(jiān)管。包括百度云計算、光環(huán)新網(wǎng)、世紀(jì)互聯(lián)等26家大型第三方數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)運營商被認定為數(shù)據(jù)中心排放為主的重點排放單位。上述26家公司需要按照北京市碳排放權(quán)交易試點相關(guān)規(guī)定報送年度排放報告、第三方核查報告并完成碳排放履約工作。
數(shù)據(jù)中心企業(yè)納入碳市場之后，其碳排放配額的盈虧情況與其PUE指標(biāo)相關(guān)。PUE是衡量數(shù)據(jù)中心電源使用效率的通用指標(biāo)，即所消耗能源與IT負載使用能源之比。數(shù)值越接近1，表明能效水平越高。北京碳市場上，PUE低于1.5的數(shù)據(jù)中心碳配額將有盈余，高于1.5則需要企業(yè)購入配額。
企業(yè)如果碳排放量超標(biāo)，則需要購買碳配額，今年3月北京碳市場的碳價近80元/噸。此外，《財經(jīng)》記者了解到，目前采購綠電價格會比原來成本增加0.03元-0.05元/千瓦時，并且不排除未來還會更貴。
但綠電采購并非企業(yè)想買就能買。2021年12月，有數(shù)據(jù)中心運營商對《財經(jīng)》記者表示，綠電采購還需要企業(yè)有綠電交易的資質(zhì)和能力。電力市場交易規(guī)則復(fù)雜，且具有較高的資金規(guī)模要求，跟平時企業(yè)單純繳電費相比，復(fù)雜度陡增。
至少從目前切實可行的角度來看，通過數(shù)字化手段降低碳排放量，更便于讓企業(yè)掌握主動權(quán)。
目前華為在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域同樣也有相應(yīng)的綠色ICT解決方案。在青海省海南州，華為幫助海南州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建立了全國首個100%利用清潔能源運營的云計算數(shù)據(jù)中心。其中主機房采用了華為智能微模塊解決方案。在運營層面采用了華為NetEco智能管理系統(tǒng)，對機房環(huán)境、制冷、供配電等子系統(tǒng)運行狀態(tài)進行可視化管理。實測PUE達到1.4以下，相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，能效提高30%以上。
綠色ICT，撬動千行百業(yè)
IT產(chǎn)業(yè)的“減碳降本”只是社會經(jīng)濟的一環(huán)。
在華為“More Bits Less Watts”綠色發(fā)展理念的構(gòu)想中，綠色ICT技術(shù)不僅需要降低ICT基礎(chǔ)設(shè)施本身的碳排放量，更要幫助其他行業(yè)大幅減少碳排放量。
目前，國內(nèi)真正的碳排放大戶是能源生產(chǎn)與轉(zhuǎn)換（47%）、鋼鐵（17%）、交通（9%）、建筑（8%）、建材（8%）、化工（6%）等行業(yè)。ICT產(chǎn)業(yè)的實踐在未來拓展至其他高耗能、高碳排放的產(chǎn)業(yè)，將是推動全社會減碳的最有效路徑。
華為目前在鋼鐵制造領(lǐng)域已經(jīng)有類似的實踐案例。湘鋼聯(lián)合中國移動和華為共同啟動的湖南湘潭智慧鋼鐵5G項目，通過使用包括5G無人天車遠程操控、5GAR遠程輔助等數(shù)字通信技術(shù)，將工廠的生產(chǎn)效率提高了30%。鋼材良品率也因此提升，原材料浪費帶來的成本也得到了有效縮減。預(yù)計湘鋼未來三年生產(chǎn)每噸鋼鐵的碳排放可以降低5%。
這類實踐也是目前全球ICT行業(yè)最有影響力的環(huán)保行業(yè)組織GeSI（Global e-Sustainability Initiative，全球電子可持續(xù)發(fā)展推進協(xié)會）正在引導(dǎo)的方向。
2020年GeSI的研究顯示，如果沒有適當(dāng)開發(fā)和部署綠色ICT技術(shù)，世界將無法實現(xiàn)2016年制定的2030年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。與之相反，到2030年ICT技術(shù)有可能將全球二氧化碳排放量減少20%，是自身碳排放量的十倍，實現(xiàn)經(jīng)濟增長與碳排放的增長進行脫鉤。
華為恰恰是走在這條綠色ICT的道路之上。
