南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長(zhǎng)、澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士劉科在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)表示，飛速增加的數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了飛速增加的能源消耗，截至2020年底，中國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量已經(jīng)突破2000億千瓦時(shí)，能耗占全國(guó)總用電量的2.7%，預(yù)計(jì)2022年耗電量將達(dá)到2700億千瓦時(shí)。
劉科稱，數(shù)據(jù)中心用能存在高碳排、重污染的情況。因此他認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心的碳中和之路應(yīng)注重能源側(cè)減碳。
如何做到能源側(cè)減碳？劉科認(rèn)為，重構(gòu)供電，提高清潔能源的利用占比是途徑之一，但風(fēng)能和太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性阻礙著數(shù)據(jù)中心的綠色化進(jìn)程。
那么，通過(guò)鋰電池儲(chǔ)能是否可以解決風(fēng)能和太陽(yáng)能不穩(wěn)定的問(wèn)題？劉科展示的PPT顯示，電動(dòng)車(chē)數(shù)量增加，使得鋰電池原材料（價(jià)格）飛漲，極大提升了數(shù)據(jù)中心的建造成本，靠鋰電池儲(chǔ)能解決數(shù)據(jù)中心的電力重構(gòu)存在挑戰(zhàn)。
劉科認(rèn)為，綠色甲醇可作為大數(shù)據(jù)碳中和之路的選擇之一。
全國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗規(guī)模約等于兩個(gè)三峽電站發(fā)電量
數(shù)量飛速增加的數(shù)據(jù)中心，正在帶來(lái)飛速增加的能源消耗。
在“算力賦能制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”分論壇上，劉科表示，截至2020年底，中國(guó)已擁有在用的數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超300萬(wàn)架，（年）耗電量突破2000億千瓦時(shí)，能耗占全國(guó)總用電量的2.7%。
據(jù)劉科預(yù)測(cè)，到2030年數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模將增加1倍～2倍，能源消耗量翻一番，將占全國(guó)總用電量4%以上。
劉科提供的數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)數(shù)據(jù)規(guī)模為4000ZB（1ZB=1024TB），到了2020年，這一數(shù)字已經(jīng)達(dá)到6.4萬(wàn)ZB，預(yù)計(jì)2022年達(dá)到12.8萬(wàn)ZB，2030年達(dá)到409.6萬(wàn)ZB。
可以看到，無(wú)論是全國(guó)數(shù)據(jù)規(guī)模還是數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模，都將在未來(lái)幾年有明顯提升，而與之對(duì)應(yīng)的是數(shù)據(jù)中心耗電量迅速增長(zhǎng)。
據(jù)劉科展示的數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量為2045億千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到2700億千瓦時(shí)，到2030年達(dá)到4000億千瓦時(shí)。
數(shù)據(jù)中心能耗“飛速”增加
圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 安宇飛 攝
據(jù)新華社報(bào)道，截至2020年12月31日24時(shí)，在確保三峽工程全面發(fā)揮防洪、航運(yùn)、水資源利用等綜合效益的前提下，三峽電站2020年全年累計(jì)生產(chǎn)清潔電能1118億千瓦時(shí)。這也意味著，當(dāng)年我國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電量幾乎相當(dāng)于兩個(gè)三峽電站的發(fā)電量。
在耗電量不斷增長(zhǎng)的背景下，數(shù)據(jù)中心用能的高碳排、重污染等問(wèn)題也進(jìn)一步凸顯。劉科介紹說(shuō)，數(shù)據(jù)中心的主要供電源為市電，總體來(lái)講，約70%市電來(lái)源于燃煤發(fā)電，“所以布局大數(shù)據(jù)中心最好（選擇）像韶關(guān)這樣可再生能源比較多的地方。”
除此之外，數(shù)據(jù)中心一般會(huì)有柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、不間斷電源（UPS）系統(tǒng)等。劉科表示，柴油機(jī)投資約占數(shù)據(jù)中心總投資的10%，存在以下問(wèn)題：機(jī)組噪音大，平均100分貝；SOx、Nox排放高，尾氣處理貴；柴油儲(chǔ)運(yùn)消防規(guī)格高；人力和安環(huán)投入成本大。
因此劉科認(rèn)為，從整個(gè)大數(shù)據(jù)中心的碳中和來(lái)講，應(yīng)該注重能源側(cè)減碳。其中一條途徑是重構(gòu)供電，提高清潔能源的利用占比。
清潔能源不穩(wěn)定，鋰電儲(chǔ)能和氫氣存痛點(diǎn)
從價(jià)格端來(lái)看，清潔能源已經(jīng)擁有了一定的“性價(jià)比”。劉科表示，目前光伏上網(wǎng)電價(jià)可以低至0.148元/kWh，沙特光伏成本甚至低至0.07元/kWh。
但劉科認(rèn)為，太陽(yáng)能再便宜，只有約20%的發(fā)電時(shí)間，“沒(méi)有風(fēng)、沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)怎么辦？這是整個(gè)清潔能源實(shí)現(xiàn)碳中和的最大挑戰(zhàn)”。
如何解決風(fēng)能和太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性？劉科展示的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能增量巨大，但總發(fā)電量只相當(dāng)于約1.92億噸標(biāo)煤的發(fā)電量，只占中國(guó)煤電發(fā)電量的約12.5%，儲(chǔ)能限制了其發(fā)展。
未來(lái)，能否靠鋰電池儲(chǔ)能解決數(shù)據(jù)中心的電力重構(gòu)問(wèn)題呢？劉科認(rèn)為這存在挑戰(zhàn)。他表示，即使全世界的汽車(chē)都改為電動(dòng)車(chē)，儲(chǔ)的電只相當(dāng)于電網(wǎng)約16%。
劉科展示的PPT也顯示，電動(dòng)車(chē)數(shù)量增加使得鋰電池原材料（價(jià)格）飛漲，極大提升了數(shù)據(jù)中心的建造成本。今年3月的鈷價(jià)約為2020年的2.6倍，鋰價(jià)約為2020年的5.6倍。同時(shí)鋰、鈷、鎳資源稀缺、成本高，我國(guó)80%的鈷以及70%的鋰、鎳資源都依賴進(jìn)口。
那么，氫氣能否承擔(dān)上述重任呢？劉科表示，氫氣存在儲(chǔ)氫運(yùn)氫成本高、安全隱患大、加氫站占地面積大基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂等問(wèn)題。
“西方大概上世紀(jì)90年代中期到2008年前后花了百億美元做氫，沒(méi)有推廣的核心原因是氫氣不適合于做人類(lèi)的液體（能源）載體。”劉科說(shuō)。
那么，什么技術(shù)在未來(lái)有希望成為破局方向呢？
劉科認(rèn)為，基于可再生能源的綠色甲醇技術(shù)是比較現(xiàn)實(shí)的碳中和路徑。在碳稅（針對(duì)二氧化碳排放所征收的稅）來(lái)臨后，綠色甲醇在成本等方面都具有優(yōu)勢(shì)。
劉科展示的基于可再生能源的綠色甲醇技術(shù)
圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 安宇飛 攝
據(jù)了解，綠色甲醇是通過(guò)綠電進(jìn)行電解水制氫、制氧，結(jié)合生物質(zhì)/城市垃圾/水煤漿等進(jìn)行氣化，然后通過(guò)甲醇合成得到的物質(zhì)。
劉科認(rèn)為，甲醇是非常好的液體儲(chǔ)氫、運(yùn)氫載體，1L甲醇的產(chǎn)氫量是1L液氫的2倍。綠色甲醇是出色的氫能載體，可作為數(shù)據(jù)中心碳中和之路的選擇之一。
