零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书.pdf
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1、1零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006编号 ODCC-2023-02006零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书开放数据中心委员会2023-09 发布IV零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006前前 言言国家“双碳战略指导下,制定并执行碳中和与可再生能源目标已成为数据中心行业共识,零碳数据中心及其设计、实施、认证、低碳数字化管理是各方关心的热点问题。零碳数据中心园区能碳管理系统聚焦数据中心园区能源管理与碳管理的信息化和数字化,为数据中心园区的碳中和提供坚实的数据支撑和工具支持。能碳管理系统覆盖园区的数据中心系统、建筑系统、交通系统、基础设施系统、
2、废弃物处理系统以及能源系统等园区所有排放源。通过实时监测和记录数据中心园区的碳排放情况,识别并分析能源消耗的瓶颈和浪费点,能碳管理系统可提供改进能源使用效率、降低能源消耗与运营成本、减少碳排放的有效解决方案。为高规格满足数据中心企业及客户对于 ESG 信息披露的各项需求,能碳管理系统对接国内和国际上最新的气候相关信息披露标准和规范指引,力求提供最为准确直观的碳排放数据和报告,帮助数据中心园区履行其可持续发展的承诺,满足客户和利益相关者的要求。为更全面地覆盖数据中心碳排放源范围,追踪各排放源的碳核算,打造零碳数据中心园区,合盈数据综合考虑客户及行业的碳中和诉求,联合业内众多合作伙伴,基于 DCI
3、M 底层数据架构,结合现V零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006有成熟的 PaaS 平台架构及数据处理组件,开发了一套适用于数据中心的智能化的能碳管理系统。本白皮书旨在与行业同盟分享零碳数据中心碳管理范围、可视化要求和系统功能,供从事数据中心的规划设计、新建、改建、扩建工程的技术选型、工程实施、运行管理等人员参考,推进数据中心碳管理未来数字化、智慧化发展。由于时间仓促,水平所限,错误和不足之处在所难免,欢迎各位读者批评指正。如有意见或建议请联系编写组。VI零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006目目 录录版权声明.I编制说明.II前言.IV一、
4、概述.1(一)编写目的.1(二)适用范围.1二、术语和定义.1(一)零碳数据中心.1(二)温室气体.2(三)碳排放.2(四)数据中心的碳排放范围.2(五)绿电.4三、零碳发展背景与挑战.4(一)国内外发展背景.4(二)数据中心行业挑战.7四、零碳管理.10(一)零碳管理目标.10(二)零碳管理方式.11(三)零碳管理工具.14五、零碳数据中心园区能碳管理系统.15(一)能源管理.161.能耗采集.16VII零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-020062.能耗分析.173.能耗优化.204.能耗考核.215.能流图.21(二)碳管理.221.碳核算.222.碳分析.263.碳
5、报告.284.碳披露.295.碳减排.306.碳预警.327.碳评价.33(三)碳抵消.34(四)供应链管理.351.产品碳足迹.352.绿色等级评价库.36(五)绿色治理.381.社会活动.382.低碳管理.383.碳账户.39六、能碳系统发展趋势.39(一)对园区的“零碳”追求.错误!未定义书签。错误!未定义书签。(二)能碳管理系统在自动智慧化运维技术体系中渐趋重要错误!未定义书签。错误!未定义书签。(三)与 ESG 能源管理系统深度融合.错误!未定义书签。错误!未定义书签。VIII零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006(四)对综合能源技术的应用.错误!未定义书签
6、。错误!未定义书签。(五)对节能技术的应用.错误!未定义书签。错误!未定义书签。(六)评级机构、各交易市场、政府监管平台的标准化与规范化错误!未定义书签。错误!未定义书签。七、能碳系统技术与实施.45(一)前期准备阶段.451.深化设计.452.配置、组装及内部联调.46(二)现场实施.461.系统参数配置与设置.462.工程调试.47(三)验收交付.501.功能测试.502.性能测试.513.工程文档.524.培训.52八、项目案例.531零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书一、一、概述概述(一)
7、(一)编写目的编写目的本文件规定了零碳数据中心碳管理范围、可视化要求和系统功能。零碳数据中心园区能碳管理系统是一种用于监测、评估和改进数据中心能源消耗和碳排放的系统。园区内的各项设备和环境因素都会被监测和评估,以帮助管理者更好地了解能源利用情况,进行管理和优化,为数据中心碳管理未来数字化、智慧化发展提供参考。(二)(二)适用范围适用范围数据中心能碳管理系统是零碳数据中心必不可少的碳管理工具,可供从事数据中心的规划设计、新建、改建、扩建工程的技术选型、工程实施、运行管理等人员参考。二、二、术语和定义术语和定义下列术语和定义适用于本文件。(一)(一)零碳零碳数据中心数据中心零碳数据中心是指对其在生
8、命周期内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过节能减排、清洁能源替代化石燃料、植树造林、二氧化碳捕集利用与封存、碳交易等方式进行抵消,实现总碳排放为零的数据中心。数据中心应采用绿色先进节能技术及节能管理手2零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006段不断降低碳排放,对以碳交易方式进行碳排放抵消的,其比例宜限定在一定的范围之内,并给出持续改进的、以技术手段实现零碳的优化方案。(二)(二)温室气体温室气体大气层中自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外光谱内的辐射的气态成分。本文件中指:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚
9、氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)及三氟化氮(NF3)。(三)(三)碳碳排放排放是指煤炭、石油、天然气等化石能源燃烧活动和工业生产过程以及土地利用变化与林业等活动产生的温室气体排放,也包括因使用外购的电力和热力等所导致的温室气体排放。碳排放权交易管理办法(试行),中华人民共和国生态环境部令第 19 号(四)(四)数据中心的数据中心的碳碳排放范围排放范围基于世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)共同发布的温室气体盘查议定书(GHG Protocol),针对企业的温室气体排放划分的三个范围,结合零碳数据中心建设标准(T/CA
10、301-2021)确定数据中心的排放范围。范围一定义为“报告企业直接拥有或控制的运营产生的排放”;3零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006对应零碳数据中心建设标准(T/CA 301-2021)中碳排放组成的Cjs、Cyw、Ccc 参数中的直接排放部分。Cjs 中范围一排放主要包括施工机械燃油排放(电动机械排放算范围二)、燃油、燃气类施工车辆排放;Cyw 中范围一排放主要包括以下设备的排放(如果配置):后备油机工作的排放、直接供给数据中心工作的燃气三联供发电设备的排放、园区燃油燃气类车辆排放、制冷设备冷媒泄露排放等;Ccc 中范围一排放主要包括施工机械燃油排放(电动机械
11、排放算范围二)、燃油、燃气类施工车辆排放。范围二定义为“报告企业消耗的购买或收购的电力、蒸汽、供热或供冷而产生的排放”;对应零碳数据中心建设标准(T/CA301-2021)中碳排放组成的 Cyw 参数中的排放,包括专为支撑数据中心运行而购买或收购的电力、蒸汽、供热或供冷而产生的排放。范围三定义为“报告企业供应链上发生的所有间接排放(范围二中未包括的),包括上游和下游的排放”。对应零碳数据中心建设标准(T/CA 301-2021)中碳排放组成的 Cjc、Csb 以及 Cjs中材料的排放。Cjc:建筑建材生产运输阶段的碳排放,应为建材生产阶段碳排放与建材运输阶段碳排放之和,该指标应在设计阶段由设计
12、、建设单位对材料清单进行计算。Cjs:数据中心建设阶段的碳排放,包括工程器械、工程车辆和施工人员活动产生的碳排放,应由建设单位对建设阶段的过程碳排4零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006进。Csb:数据中心设备及材料生产运输阶段的碳排放,包括除建筑建材外的所有设备和材料在生产、运输阶段产生的碳排放,该参数在采购阶段,由设备清单,按照材料重量进行核算,对于无法细分的设备,按设备重量 1.1 倍的冷轧碳钢板卷的碳排放等效计算。(五)(五)绿绿电电根据国家发展改革委、财政部、国家能源局关于做好可再生能源绿色电力证书全覆盖工作促进可再生能源电力消费的通知发改能源2023104
13、4 号的定义,绿电是指全国风电(含分散式风电和海上风电)、太阳能发电(含分布式光伏发电和光热发电)、常规水电、生物质发电、地热能发电、海洋能发电等已建档立卡的可再生能源发电项目,以及 2023 年 1 月 1 日(含)以后新投产的完全市场化常规水电项目所生产的电量。三、三、零碳零碳发展背景与发展背景与挑战挑战(一)(一)国国内外发展背景内外发展背景全球气候变化,关系着人类的生存和发展,是当今国际社会最为关注的生态环境问题。由 196 个缔约方一致通过的巴黎协定(2015),为 2020 年后全球应对气候变化行动做出了安排,提出“把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于 2C 之内,并努力将
14、气温升幅限制在工业化前水平以上 1.5C 之内”。要实现该目标,必须携手推进碳中和。基于碳中和目标,全球各国提出了各5零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006自的碳中和目标:其中芬兰承诺 2035 年实现碳中和,奥地利、冰岛承诺 2040 年实现碳中和,瑞典承诺 2045 年实现碳中和,英国、美国、法国、欧盟、加拿大、韩国、日本、德国等发达国家承诺 2050年实现碳中和。我国政府以全国长期目标为导向,相继制定了应对气候变化的战略和目标。2020 年 9 月 22 日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会提出:“力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前
15、实现碳中和。”2020 年中央经济工作会议要求抓紧制定 2030 年前碳排放达峰行动方案,支持有条件的地方率先达峰。要加快调整优化产业结构、能源结构,推动煤炭消费尽早达峰,大力发展新能源,加快建设全国用能权、碳排放权交易市场,完善能源消费双控制度。要继续打好污染防治攻坚战,实现减污降碳协同效应。要开展大规模国土绿化行动,提升生态系统碳汇能力。在双碳的进程中,产业园区成为建设城市低碳转型和产业升级的重要抓手。中国已有 2000 多个国家级及省级工业园区,贡献了全国工业产值的 50%以上,工业园区也同时贡献了全国二氧化碳排放量的 31%。与此同时,大规模的工业园区也有达到系统性节能减排得天独厚的优
16、势,能够通过能源、交通、建筑、产业、生活、智慧等综合调整的战略规划,推动达成生态、零碳、智慧的新产业模式。数据中心。针对工业园区的减排,国家也密集出台了系列政策。2021 年 106零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006月生态环境部关于在产业园区规划环评中开展碳排放评价试点的通知:选取一批具备碳排放评价工作基础的国家级和省级产业园区开展试点工作,以生态环境质量改善为核心,采取定性与定量相结合的方式,探索开展不同行业、区域尺度上碳排放评价的技术方法,包括碳排放现状核算方法研究、碳排放评价指标体系构建、碳排放源识别与监控方法、低碳排放与污染物排放协同控制方法等方面。通过试
17、点工作,重点从碳排放评价技术方法、减污降碳协同治理、考虑气候变化因素的规划优化调整方式和环境管理机制等方面总结经验,形成一批可复制、可推广的案例,为碳排放评价纳入环评体系提供工作基础。2021 年 2 月国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见:科学编制新建产业园区开发建设规划,依法依规开展规划环境影响评价,严格准入标准,完善循环产业链条,推动形成产业循环耦合。推进既有产业园区和产业集群循环化改造,推动公共设施共建共享、能源梯级利用、资源循环利用和污染物集中安全处置等。2021 年 11 月工信部、人民银行、银保监会、证监会关于加强产融合作推动工业绿色发展的指导意见:鼓励运用数
18、字技术开展碳核算,率先对绿色工业园区等进行核算;支持在绿色低碳园区推动基础设施领域不动产投资信托基金(基础设施 REITs)试点;鼓励建设中外合作绿色工业园区,推动绿色技术创新成果在国内转化落地。7零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-020062021 年 12 月发改委、工信部关于做好“十四五”园区循环化改造工作有关事项的通知:通过优化产业空间布局、促进产业循环链接、推动节能降碳、推进资源高效综合利用、加强污染集中治理等循环化改造,实现园区的能源、水、土地等资源利用效率大幅提升,二氧化碳、固体废物、废水、主要大气污染物排放量大幅降低。2022 年 1 月国务院“十四五”节能
19、减排综合工作方案:引导工业数据中心向园区集聚,推动工业园区能源系统整体优化和污染综合整治,鼓励工业数据中心、园区优先利用可再生能源。(二)(二)数据中心行业数据中心行业挑战挑战国际能源署(IEA)最新研究显示,伴随物联网持续发展,未来对数据服务的需求将呈现出指数级增长。在此推动下,全球数据中心平均增速高达 7%。随着我国数字经济转型不断推进,以及新一代通信技术的应用和物联网 IoT 的落地实施,近 5 年机架投放市场的年平均增速高达 30%1。数据中心园区作为工业园区新兴业态逐渐受到了社会的关注。在实现零碳发展过程中,数据中心行业面临着许多挑战。首先,数据中心超高的用电量是实现零碳目标的难点之
20、一。数据中心需要保持 24 小时不间断地运作,因此需要大量能源供给。目前,大部分数据中心仍然使用化石燃料等高碳能源提供的电能来运行和维护设备,1ABB 数据中心碳中和白皮书8零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006这就导致了二氧化碳排放量居高不下。由中国工程建设标准化协会城乡建设信息化与大数据工作委员会和中国投资协会能源投资专业委员会联合发布的零碳中国数据中心蓝皮书,对数据中心的用电及其由此带来的二氧化碳排放进行了深入浅出的研究。数据显示,2020 年全国数据中心用电量为 870 亿度,占全社会用电量的 1.16%,产生的二氧化碳排放约为 7,290 万吨。预计到 20
21、30 年,数据中心用电量可能在 2020 年基础上翻一番,高达 1,800 亿度,用电量产生的碳排放值将达到全社会碳排放的 1.5%2。从数据中心全生命周期来看,以温室气体核算标准的边界定义,需要分别从三个范畴来分析数据中心的碳足迹数据中心所有或可控制的排放源带来的直接温室气体(GHG)排放、以能源使用为主体的能源间接 GHG 排放、以组织活动引起的其他间接 GHG 排放(包括使用的资产、设备的生产过程所产生的 GHG 排放)。如何降低数据中心能耗,提高能源利用效率,是实现零碳目标的关键。其次,数据中心内部设备的高功率计算导致设备散热量高,经常需要进行强制散热,而这会将大量热能释放到空气中,造
22、成能源浪费和环境污染。因此,如何有效地处理数据中心的热量问题,实现节能减排,是零碳发展面临的另一个挑战。此外,数据中心行业也面临着更新迭代速度快的问题。当前技术发展非常迅速,数据中心的硬件设备、软件系统等需要不断地升2ABB 数据中心碳中和白皮书9零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006级迭代,这导致旧设备很快被淘汰,而新设备的生产过程也会带来大量的碳排放。除此之外,近年大量数据中心的建立,在建设过程中也造成了很多空气和水污染等环境影响。因此,为了实现零碳发展,数据中心需要考虑如何更好地管理建筑、设备的更新和替换。在全球经济一体化的背景下,供应链的因素也不同忽视。数据中
23、心的硬件设备需要从全球各地的供应商中采购,这可能涉及大量的运输、加工和生产等环节。因此,数据中心需要在供应链上寻找更环保、低碳的选择。但是在这个过程中,数据中心企业面临着以下困难:确定边界:确定哪些活动应该被包括在范围 3 碳排放中,例如供应链、客户使用和废弃物处理等数据收集:收集范围 3 碳排放所需的数据可能比较困难,因为这些数据通常需要从供应链中的多个来源收集。确保数据可靠性:范围 3 碳排放数据的可靠性可能受到供应链中各个环节数据收集的不一致性和不准确性的影响。达成计算方法的共识:确定如何计算范围 3 碳排放比较复杂,因为需要考虑多个因素,例如供应链中的不同环节、不同产品和不同地区的影响
24、。综上所述,数据中心行业在实现零碳发展方面面临着能源消耗、热量处理、成本控制等多重挑战。为了实现零碳发展目标,数据中心需要采用节能减排技术,探索新的能源利用方式,积极推广低碳能源,加强环保管理,降低对环境的影响,加强循环利用。同时,政府、企业和社会各界也需要共同努力,为数据中心实现零碳发展10零碳数据中心园区能碳管理系统白皮书ODCC-2023-02006提供必要的支持和保障。四、四、零碳零碳管理管理(一)(一)零碳零碳管理目标管理目标零碳管理的目标是实现数据中心可持续发展经营,满足社会、经济发展及法律法规的需求。对于数据中心而言,需要规划严格的零碳管理目标,包括设立自身运营范围内的碳中和目标
25、、范围 3 碳中和目标、碳抵消的原则性说明、设立绝对减排目标、设立节能目标、碳披露目标等。通过零碳管理,可以达到以下目标:(1)减低数据中心的碳排放量,降低其对环境的影响。北京市和广东省已经将数据中心纳入区域碳排放关管理体系,制定并动态更新数据中心碳排放基准值和先进值,以市场化的方式推动数据中心减少碳排放,能效水平差、碳排放量超过主管部门核发配额的数据中心运行单位需要从市场上购买配额履行碳排放控制责任。同时,目前全国碳市场虽并未纳入数据中心行业,但由于数据中心用电特性与有色金属(如电解铝)较为类似,当数据中心总用电量达到一定的体量时,很有可能也将进入全国碳市场的管控体系。因此,加强碳管理,提前
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