撰文：李里里

編輯：李信馬

頭圖來源：阿里云

冬季來臨，北方的暖氣陸陸續(xù)續(xù)已開通。?

河北承德的“雙灤熱力”供暖公司，正在給近10萬家的用戶集中供暖。熱水流出公司的溫度（供熱端）是固定的，但通過管道后，在白天抵達用戶住所時的水溫，要比夜里高出不少。有時夜晚溫度太低，住戶會感冒，屋內(nèi)溫度的變化也會讓人感到不適。

但要想解決這個問題，并沒有那么簡單。要了解送到住戶處的水溫，首先要將涉及到的數(shù)據(jù)進行采集，例如室溫、熱計量、投訴工單提供調(diào)控運行的結(jié)果以及供熱質(zhì)量評價等，目前承德熱力已安裝了近2000多個室溫采集器，其他傳感器的普及也在持續(xù)推進中。

但最核心的并不是數(shù)據(jù)收集，而是對數(shù)據(jù)的處理能力。近20年來，雙灤熱力已通過人工采集了大量數(shù)據(jù)，但并沒有使其充分發(fā)揮價值。

在和亞馬遜云合作后，雙灤熱力通過云服務(wù)解決了數(shù)據(jù)處理問題，將采集到的數(shù)據(jù)上傳后，智能供熱技術(shù)會依據(jù)室外天氣，對供熱溫度進行高頻調(diào)控，使室內(nèi)溫度保持均衡，同時也降低了大量能耗。在IT人員、設(shè)備、管理、維護等方面，雙灤熱力也減少了相應(yīng)投入。

據(jù)2021年的試點數(shù)據(jù)顯示，用戶室溫提高了0.7度，平均能耗下降11.7%，節(jié)約費用超過700多萬元，減少二氧化碳排放約18萬噸，折合減少約6萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。目前，雙灤熱力的用戶滿意度已經(jīng)提高到了99.7%。

云計算能幫助能源企業(yè)降碳，但另一方面，云計算本身卻“攜帶”著大量的碳排放。對“雙灤熱力”公司來說，利用智能供熱系統(tǒng)減少6萬噸煤的同時，也間接在產(chǎn)生一定的碳排放。這就會產(chǎn)生一個疑問，在一升一降之間，云計算真的能推動碳中和的實現(xiàn)嘛？

云計算的“自我救贖”

數(shù)字化的趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的，二十大報告中也明確提出建設(shè)數(shù)字中國，加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，促進數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度融合。數(shù)據(jù)中心是數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)備的制造過程需要消耗大量化石能源，在使用過程中，也會消耗巨額電量，這些電往往由化石能源轉(zhuǎn)化而來，數(shù)字中心因此被稱為一種“不冒煙的鋼廠”。

據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國數(shù)據(jù)中心用電量2166億度，同比增長44%，整個數(shù)據(jù)中心的碳排放占數(shù)字產(chǎn)業(yè)30%以上。目前，耗電量仍以每年28%的增速增長，到2030年將超過3800億度，碳排放超過2億噸。

清華大學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境治理研究中心主任陳玲對此表示：“企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型會存在反彈效應(yīng)，增大碳排放，對企業(yè)來說，不斷擴張與數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時，又要保持減碳，是一個雙重的困境。”?

云計算是當(dāng)前數(shù)字化的重要組成，本身是規(guī)模產(chǎn)業(yè)，自然也是碳排放大戶。2012年，國家能源局原局長張國寶曾表示云計算非常耗能。當(dāng)時中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心的能耗數(shù)據(jù)顯示，中心每年耗電99億千瓦時，需要消耗92萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤才能提供足夠的電力，而中國電信數(shù)據(jù)中心年耗電112億千瓦時，總計年需消耗102.95萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

對此，云計算廠商也有自己的降碳計劃。

首先是購買風(fēng)能、太陽能等綠色電力，來替代“化石能源”電力。例如亞馬遜云就在全球建立了379個可再生能源項目，截止到2021年，所使用能源中的85%來自可再生能源。截止2022年5月，阿里云也通過加入張家口“四方協(xié)作機制”綠電交易，購買綠電4.5億kWh，減排近40萬噸，阿里云的烏蘭察布數(shù)據(jù)中心，也將風(fēng)電光伏使用占比從去年38.2%提高到了45%。

其次是提升能源使用效率，減少能源消耗。例如亞馬遜云將數(shù)據(jù)中心的電源UPS轉(zhuǎn)換成集中的小型電池組和定制電源，減少了35%的能源轉(zhuǎn)換損耗。并采用“計算流體學(xué)”建模方法優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)計，來獲得更高的能源使用效率。阿里云也通過采用“高壓直流”技術(shù)，節(jié)能了13%的能源消耗。華為云通過AI技術(shù)進行業(yè)務(wù)調(diào)度、削峰填谷，使服務(wù)器負(fù)載更均衡，來提升資源利用效率。

此外還可以在冷卻技術(shù)、數(shù)據(jù)中心選址和材料等方面降碳。數(shù)據(jù)中心的冷卻是降低能源消耗和提升能源使用效率的關(guān)鍵，亞馬遜云通過蒸發(fā)冷卻技術(shù)，將室外的熱空氣冷卻后再供給數(shù)據(jù)中心進行降溫，降低了20%的能耗。阿里云在杭州的數(shù)據(jù)中心部署的浸沒式液冷服務(wù)器集群，將阿里云數(shù)據(jù)中心的能耗降低了70%以上。

在烏蘭察布等西部地區(qū)，阿里云等云廠商建設(shè)了數(shù)據(jù)中心，一方面是更利于使用當(dāng)?shù)鼐G電，另一方面能利用冷空氣實現(xiàn)自然風(fēng)冷。數(shù)據(jù)中心的機柜、服務(wù)器等在建造過程中會使用隱含碳排放的材料，亞馬遜云采用了低碳的混凝土來減少間接地碳排。

阿里云張北數(shù)據(jù)中心 圖片來源：阿里云

工業(yè)信息化部主任單志廣曾表示：“雖然數(shù)字化本身存在碳排放，但據(jù)相關(guān)機構(gòu)測算，數(shù)字化的確能夠通過賦能產(chǎn)業(yè)，在未來10年內(nèi)減少20%的碳排放。所以，國家‘十四五’規(guī)劃綱要中也對綠色化提出很多要求，包括提出構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心等?！?

在全球積極應(yīng)對氣候變化的目標(biāo)下，綠色低碳成了數(shù)據(jù)中心重要發(fā)展方向，美國、歐盟、日本等數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)較好的國家都在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域相繼發(fā)布政策。國內(nèi)也在加快對高性能數(shù)據(jù)中心建設(shè)的步伐。據(jù)工信部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》文件顯示，計劃到 2023 年底，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模年均增速達到20%左右，總算力超過200EFLOPS，高性能算力占比提升至 10%。?

對數(shù)據(jù)中心“綠色”與否的評價指標(biāo)主要有三個：電能利用效率、可再生能源結(jié)構(gòu)比例以及碳排放量。其中，電能利用效率是主要的政策抓手。2022年6月，工信部印發(fā)《工業(yè)能效提升行動計劃》，指出到2025年，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心電能利用效率需要低于1.3。?

電能利用效率也被簡稱為PUE，是數(shù)據(jù)中心總能耗與IT設(shè)備能耗的比值，數(shù)值越接近1就代表著其用能效率越高。在各大云廠商的不斷努力下，數(shù)據(jù)中心的PUE正在不斷地下降。

2022年11月7日，在華為全聯(lián)接大會上，華為云公布貴安數(shù)據(jù)中心的PUE已降至1.12。利用全浸沒液冷集群技術(shù)的阿里云數(shù)據(jù)中心，更是將年均PUE降至1.09。百度陽泉數(shù)據(jù)計算中心模組的年均 PUE 也降低到了1.08。

可以說，云計算大廠數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化速度是驚人的，在2005年，阿里云每10筆電商交易消耗的能源足以煮熟4顆雞蛋，但到2021年就只能煮熟一顆溏心鵪鶉蛋了。中國信通院副院長王志勤表示：“新能源+儲能、液冷、算力網(wǎng)絡(luò)、智能運維等新興技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用逐步深化，不斷推動數(shù)據(jù)中心向‘高技術(shù)、高算力、高能效、高安全’的新型數(shù)據(jù)中心演進?！?

阿里巴巴數(shù)據(jù)中心能耗變化 圖片來源：阿里巴巴

云大廠的對節(jié)能減排的探索還在繼續(xù)，據(jù)了解，未來阿里巴巴將用“自然新風(fēng)冷卻”、“浸沒式液冷”及“AI控溫”等技術(shù)取代傳統(tǒng)供電系統(tǒng)和空調(diào)制冷系統(tǒng)。未來3-5年，也將把數(shù)據(jù)中心做到風(fēng)冷、液冷可以互換的狀態(tài)，并最終逐步淘汰風(fēng)冷技術(shù)，讓更節(jié)能的液冷技術(shù)變成數(shù)據(jù)中心的默認(rèn)配置。亞馬遜云科技計劃未來將通過數(shù)據(jù)中心的設(shè)計、可再生能源的使用、提升電力能源的使用效率，以及使用冷卻技術(shù)、環(huán)保建筑材料等措施，構(gòu)建一個可持續(xù)的云基礎(chǔ)設(shè)施。

企業(yè)上云“減碳”

隨著云廠商數(shù)據(jù)中心不斷實現(xiàn)低碳化，并且對外提供云服務(wù)，其具有的減排潛力也越來越大。據(jù)IDC的數(shù)據(jù)顯示，將離散的企業(yè)數(shù)據(jù)中心的計算資源聚集到更大規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心，不僅可以提高計算資源密度和計算效率，也可以更有效地管理電力容量、優(yōu)化冷卻設(shè)施、提高服務(wù)器利用率，從而使IT資源的利用能效比達到最高，達到減少排放的目的。從服務(wù)器計算、網(wǎng)絡(luò)和IT人工的整體成本來看，企業(yè)也可以通過云遷移節(jié)省高達30-40%的成本。與傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)相比，僅初期的云遷移就可以減少84%以上的碳排放量。

亞馬遜對此表示：“對比傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心，亞馬遜云科技可以將客戶碳足跡降低近80%，在2025年實現(xiàn)100%再生能源供電時，碳排放削減將高達96%?！?/p>

阿里云智能總裁張建鋒也指出：“通過聚集計算資源、轉(zhuǎn)移工作負(fù)載，可以提高社會整體的CPU利用率，并使資源利用率高于企業(yè)自建機房的5-10倍?！?/p>

目前，企業(yè)上云也的確已成為大趨勢。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2022上半年中國公有云服務(wù)市場整體規(guī)模達到165.8億美元，其中IaaS市場同比增長27.3%，IDC預(yù)測，在未來四年，持續(xù)采用云計算可以減少碳排放10億噸，相當(dāng)于抵消400個火電廠或一個中型國家的年排放量。

上云之后，正如文章開頭雙灤熱力的案例所描述的，豐富的云服務(wù)還能幫助傳統(tǒng)企業(yè)進一步減碳。?

目前國內(nèi)已經(jīng)有不少通過云計算進行減碳的案例。例如國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電龍頭金風(fēng)科技公司，與亞馬遜共同制定了一套“3減碳1平臺”降碳方案，分別是“綠電與儲能技術(shù)”、“冷卻技術(shù)和算力精細化管理提升能源效率技術(shù)”、“碳交易”，以及“通過能源聚合平臺實現(xiàn)電力監(jiān)測，并在合適時機購買‘合適’的電等”。

金風(fēng)科技總經(jīng)理胡江表示：“新能源的電是垃圾電，垃圾電雖然不產(chǎn)生碳，但是想要的時候沒有，不想要的時候又來了。”針對這個問題，金風(fēng)通過基于天氣和基于算法的功率預(yù)測模型來更好的預(yù)測新能源的發(fā)電，降低電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡成本，并基于電價預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測，選擇更好的用能策略，在最大限度保證電網(wǎng)系統(tǒng)平衡的同時，用更低的成本使用到更多的綠電。

作為碳排量排名第三的鋼鐵行業(yè)，也在通過云計算服務(wù)進行減少碳排放。例如，攀鋼集團就引入了阿里云工業(yè)大腦對煉鋼全流程進行了工藝優(yōu)化，涉及脫硫、提礬、轉(zhuǎn)爐、配合金、精煉、連鑄等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)顯示，攀鋼旗下西昌鋼釩公司煉鋼廠節(jié)省了近25%的人工，每年減少563萬噸鐵消耗，可節(jié)省1700萬元煉鋼成本。

在西南某大型垃圾焚燒發(fā)電機組上，也通過阿里云的AI算法，將固廢垃圾焚燒效率提升了2.6%，相當(dāng)于每年可多發(fā)電4000多萬Kwh，碳排放相比之前也降低約48%。

目前，各行各業(yè)在碳減排方面，多多少少都會涉及到云計算服務(wù)。例如汽車行業(yè)主要就是通過云計算及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來生成碳排放數(shù)據(jù)的儀表盤，來實現(xiàn)對供應(yīng)鏈及物流的檢測與管理。能源供熱行業(yè)也可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將采集的數(shù)據(jù)上傳云端處理，來預(yù)測供熱需求并節(jié)約能源。

對于供應(yīng)鏈較為復(fù)雜的行業(yè)，也可以通過數(shù)據(jù)圖來進行實時的監(jiān)控與分析，實現(xiàn)最優(yōu)的管理。例如風(fēng)機行業(yè)管理供應(yīng)鏈的碳排放數(shù)據(jù)，便利用了Amazon Neptune的圖數(shù)據(jù)庫，通過構(gòu)建了供應(yīng)鏈的多層級關(guān)系，以及人工智能、機器學(xué)習(xí)自然語言處理技術(shù)，對輿情信息做實時分析，做到對供應(yīng)商的全面評價與管理。物流行業(yè)，也可以通過云計算服務(wù)實現(xiàn)運輸優(yōu)化管理，完成“托運人”與“卡車司機”最優(yōu)的匹配，以此實現(xiàn)最低的能源損耗。

毫無疑問，在節(jié)能減碳的道路上，云計算將是企業(yè)不可或缺的有力工具。

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