碳达峰、碳中和的战略背景下数据中心如何实现绿色计算

数字经济时代，数据与算力就是生产力已经成为行业的重要共识。数据、算力增长的背后，涉及的端侧设备、协同平台、数据存储、处理等碳排也与日俱增，不可忽视。

拿核心的数据中心来说，有关研究机构数据显示，过去十年，我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增。截至2020年，数据中心约占我国用电量的2.7%。据IDC的预计，到2024年数据中心耗电量将占到全社会耗电量的5%以上。可预见的是，随着市场体量和需求的持续增长，这一比例仍将不断上升。

在碳达峰、碳中和的战略背景下，如何提高整个数智设备与计算的效率、降低能耗，是行业最为关注的重要问题。

绿色计算在这个背景下，成为低碳算力发展的最新趋势，近几年，绿色计算在行业被频繁提及。绿色计算倒不是一个新词，十年前它就被提出了。在双碳的背景需求下，绿色计算的内涵可不只是数据中心，还包含更加丰富的内容。

绿风重塑的三重价值链

对于绿色计算，早期的研究主要是从功耗问题开始。关于它完整的研究与分析，迄今的讨论比较少，目前仍然没有标准的定义。很多人望文生义，对绿色计算的内涵简单扣个数据中心的帽子，这是不少人理解的误区。

对于绿色计算的含义，拆开文字讨论，绿色包含的内容简单来说就是低碳和无害，即能源和资源的节约，能源和资源的高效利用与循环利用，对人和环境的友好。计算可理解为包含软硬件结合的终端设备、服务器和相关系统等。

行业内对绿色计算的内涵的共识，总结来说是采用高效、节能和低功耗的计算设备和配套设施，合理分配计算资源，保障可持续发展的低成本、低能耗的新型系统与应用。

从绿色计算的内涵也就很容易的看到其对于产业的价值。对于企业来说，绿色计算赋予企业成本、能耗、技术、环保等价值链的提升。

一是降低综合成本。无论是大公司还是小企业，降本增效是其永恒的话题，简化IT运维管理，降低综合成本的需求迫切。对于企业来说，将数据、算力负载合并到更密集、集中的计算平台上，是降本增效的有效方法。当数百台服务器集成为几台服务器，机房或数据中心楼面空间成本、电力需求随之也会大幅降低，软硬件维护、网络管理等运维工作也可以大幅简化。企业整体在软硬件方面的运营成本也将大幅降低。

二是绿色降耗，承担环保责任。双碳背景的需求下，企业的碳排也有了更加严苛的标准。尤其是高碳排、高能耗的巨头企业，绿色计算意味着合规的生产与运营强制要求。采用集约的绿色计算、高能效的AI系统技术，意味着同样的工作负载只需要更少的服务器和配套软件支撑，实现合规的同时，也承担了企业应有的环保责任。

三是支持技术、业务的创新。采用高性能、高密度、高资源利用率的绿色计算架构，可以支持企业在现有架构的基础上灵活扩展，充分利用服务器资源，开发与部署新应用，提供新服务，从而快速响应市场要求和展开业务创新。

绿色计算的降低能耗与提质增效成为数字化建设的新起点和机遇，蕴含着新的增长点和价值空间，绿色数字经济的可持续发展，离不开绿色计算在其中的催化作用。

覆盖：落地的内核与外延

绿色计算是一个系统的工程，涉及产业的各个领域集成、设计、应用，离不开软硬件、新的高效能AI计算系统的辅助。企业实现绿色计算的方式，也是通过对基础设施、软硬件设备的重新架构、整合、部署，实现运营过程中的可持续计算。

提及绿色计算绕不开的是数据中心，这是数字基建过程中基础设施中最核心的部分，也是绿色计算最典型的应用场景。绿色计算的目的是优化计算资源的设计、建设、使用及回收过程，实现节能、环保的目的。产业内绿色计算最热门的被关注方向，也是相对应落地最为广泛的领域。

1. ICT领域。包含数据中心在内，新兴的智能通信网络，新一代的AI计算架构等。这些领域是数据与算力处理的核心领域。互联网巨头、AI独角兽等企业等，在这些领域具备天然的技术、人才等优势，与减碳排需要旺盛的企业互补吸引，助益企业绿色计算的发展。

2. 传统能源与新兴清洁能源的绿色改革领域。数据显示，发电与供热的碳排放占比最高，这些产业能耗巨大，因此也是绿色计算重点着手发展与改造的领域。在碳中和的大势之下，光伏、风电、水电、核电等绿色能源将会迎来高速发展期。绿色计算在这些新兴的领域，施展的空间巨大。

3. 面向中国制造2025的制造业、工业等领域。制造业、工业的数字化转型是大势所趋，制造业数字化转型行动、智能制造工程等不断增加，数字经济的发展，离不开底层的实体经济的助益。工业、制造业本身也是高碳排能耗大户，底层的工业、制造业的数字基础设施需要绿色计算的助益。

当然，绿色计算的落地，也包括一些新兴的绿色产业，如绿色城市、绿色园区、绿色楼宇、绿色交通等。拿交通领域来说，车路协同、自动驾驶、智能交通规划等，都是绿色计算能够覆盖的领域。根据中金公司研究部的预测，2024年个人出行中的自动驾驶，将使二氧化碳年排放减少约1.18亿吨。

绿色计算的主要载体就是有关数据与算力的设备、计算机、服务器和相关子系统等。端侧设备与AI计算架构的模型是绿色计算中的基本组成单元。这也意味着AI和物联网也是绿色计算中重要的参与角色。

“绿膜”养成：哨兵与信息捕猎者

物联网基本的端侧设备覆盖组成的各种系统，像个能力优秀的哨兵，不仅能够捕获、处理价值信息，也能够站好自己的每一班哨岗。这些系统通过核心的技术-高能效的AI计算系统，包括在端侧设备上的高效AI模型执行，在边缘服务器上的高效资源管理，在云服务器上的高效AI模型训练等，能够有效监测、分析和管理碳排放。

拿工业领域的自动化工厂或黑灯工厂来说，我们知道工厂的生产线与生产过程的自动化，以数据的驱动为核心，生产的各个环节如入料、生产、加工、检测、物流等，利用物联网设备与传感器集中收集的海量数据将整个生产链连通，结合软件平台和大数据分析技术来实现工业自动化控制、智能化管理，实现碳排降低的目的。

在许多新闻报道中我们会发现，近两年制造业的许多大厂都投资巨额来新建或升级工厂。格力、老板电器、美的等企业，投资数十亿的资金来升级4.0工业版本的工厂。如美的对外宣称，已经投资120亿投入到智能制造、智能灯塔工厂，据统计2020年美的的单位产值二氧化碳排放相较2017年降低16.33%。2020年较2019年温室气体排放减少超过68000吨。制造业、工业领域的企业不止可以减少能源的消耗，也能提升产品的质量。

在交通物流领域，借助物联网，企业还可以实时追踪物料和货物信息，优化车队的管理与运输路线等，不仅节省车队的燃油，也可以降低城市的拥堵与污染。尤其是针对冷链运输的货物，物联网技术降低碳排放的作用更加显著。通过调整货运车箱内的温度，避免易腐和易碎产品暴露在过热、过冷条件下，出现不必要的产品破损和失效。

物联网在碳排能耗最靠前的能源领域内，也能够通过端侧设备的数据采集、异构数据的监测与融合等，进行数据驱动的智能优化，实现火电设备燃烧的智能控制与管理运维，降低能耗。而在可再生的能源领域如风光电等大规模发电机机组，也已经大量使用物联网设备与AI智能系统。

在新兴的绿色产业中，如园区、楼宇的管控中，通过对建筑全生命周期的管理，使得园区与建筑向智能和绿色可持续的方向进化。物联网系统作为智能化控制的大脑，可以对建筑各个分离的智能化系统进行全面集中管理和控制，包括空调系统、新风系统、照明系统、能源计量监测和PM 2.5浓度监测等。对建筑物中所有能耗进行综合、全面的精细化管理，及时洞察建筑中能耗设备和区域的能效异常，通过优化设备操作流程，提高人员管理效率来实现建筑的持续节能。

在上述领域中，我们可以看到物联网在绿色计算中大有可为。通过多源异构感知和数据融合，我们可以对各类设备监控预警，进行数据驱动的智能规划和资源调度优化。在园区和楼宇，智慧物联网可以助力智能安防监控，进行目标检测追踪，实现智能管理运营，降低能耗。在交通方面，智慧物联网可以赋能复杂交通系统协调管控，对交通流量进行预测调度，实现高效的车路协同和车端能源管理。

在实现碳中和的过程中，物联网的作用，类似一层覆盖在千行百业中的“数字绿膜”。由物联网构成的各种系统，能够有效监测、分析和管理碳排放。绿色计算趋势的发展下，数字经济的绿色转型，蕴含的机遇与生长空间会逐渐增大。

新的需求和应用的创新空间也变得广阔起来，逐向绿色计算方向的各类企业是碳中和的重要参与者和引领者。在产业链的各个环节，将生产要素和市场机会与绿色计算耦合，持续不断地螺旋上升发展。我们的生产、生活也在绿色计算的产业覆盖下模式升级，持续地绿色发展，离碳中和目标的实现距离越来越近。

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