(观察者网讯 文/周远方 编辑/关文平）一夜北风寒。
12月23日起，一轮寒潮天气横扫中东部，各地用电负荷不断攀升。
24～26日，华中电网最大用电负荷达1.57亿千瓦，3天累计增长2600万千瓦，湖南、江西电网分别增长800万、380万千瓦。12月27日晚8时许，上海电网负荷达到2954万千瓦，较往年同期增幅明显，电力保供面临较大压力。
2021年不同寻常的“拉闸限电”让人们再次认识到，中国电力供需形势依然严峻，特别是在“双碳”目标下，传统化石能源与可再生新能源出现结构性匹配难题：风电与光伏装机规模快速上升，但受限于稳定性和持续性差，且储能技术尚不成熟，难以将其全部转化为发电，与火力发电的装机即发电的稳定状态差距较大。
在追求能源结构“先立后破”的过程中，数字经济扮演了独特角色。一方面，2020年，全国数据中心总耗电量约占全社会总用电量2.7％，被称为“不冒烟的钢铁厂”；另一方面，这种“钢铁厂”以信息流替代传统的物流、人流，以数字化技术优化传统的货物和服务贸易，无疑是对社会总能耗的巨大节约，如同一根杠杆，撬动了更大规模的碳减排。
数字技术，赋能其他行业减少全球碳排放20%
中国信通院12月最新发布的《数字碳中和白皮书》援引全球电子可持续发展推进协会（GeSI）的研究称，数字技术在未来十年内通过赋能其他行业可以减少全球碳排放的20%，主要通过智慧能源、智慧制造等领域实现。“20%应该是一个估算数字，我认为它是比较保守的”，北京交通大学碳中和科技与战略中心特约研究员郑挺颖对观察者网指出，“IDC数据中心等设施的能耗毋庸置疑会越来越高，但通过IT行业数字化，能够帮助很多其他行业和部门实现节能，如果以更长的时间周期来观察，这个比例还可以比20%更高。”
郑挺颖指出，绿色化和数字化是大势所趋。数字基础设施必须不断绿色化，一方面是提高能源效率，另一方面是尽可能多地采用可再生能源电力。但最值得期待的是，数字化可以助力我们的经济在“稳增长”的同时不断降碳。目前，我国对可再生能源的管理还比较粗放，如果数字化技术能够介入赋能，不断找出供电和用电波动的规律，提升储能设施的利用效率，加快智能电网建设，就可以实现能源供需两端更精准的对接，让可再生能源发挥更大作用，减少传统化石能源的消耗，尽可能避免“拉闸限电”现象的产生。
5G自身减碳，迫在眉睫
然而，ICT基础设施自身耗电量也非常可观。以5G为例，尽管5G基站的系统容量和发射功率远超过4G基站，每比特的功耗显著好于4G，但绝对能耗仍然很高。
“中国联通一年耗电不到200亿度，大致分布在三个方面：无线网络、基础网络、数据中心，目前这三者之间的耗电比例是7∶2∶1。”中国联通研究院副院长魏进武说，“目前5G单基站的功耗是4G基站的3～4倍，这是因为5G采用了中高频段，基站的密度比4G大。”
“目前5G基站的功耗比较高，相当于4G基站的3倍左右，但是从每比特耗能这个指标看，5G比4G其实已经下降了很多。”中国移动研究院副院长黄宇红说，“2019年5G商用之前，5G基站的功耗是4G现网的4～5倍，通过新的基站设计、高集成度的基站建设、新材料的应用、新器件和新功能的改进，已经使5G基站功耗降低了1/4，现在5G是4G功耗的3倍左右，后续还会积极采用各种新的技术。”
目前，国内三大运营商均发布了各自双碳目标和行动计划。
中国电信计划在“十四五”期间实现单位电信业务总量综合能耗/碳排放下降23%以上；4G/5G共建共享节电量超450亿度，新建5G基站节电比例不低于20%；大型、超大型绿色数据中心占比超过80%。
中国移动提出，2025年在电信业务总量增加1.6倍的情况下，碳排放总量控制在5600万吨以内的目标，到2025年，单位电信业务总量综合能耗/碳排放较2020年降幅均超过20%，5年企业自身节电量超400亿度，同时助力社会减排量超过16亿吨。
中国联通表示，力争到2023年能源消费总量增幅达到峰值，到2028年碳排放总量提前达峰。截至2021年7月，中国联通与中国电信共建共享5G基站已经达到47.8万站，每年可节约用电117亿度以上，为双方累计节省投资超过千亿元。在中国电信和中国联通共建共享过程中，涌现出大量的创新性解决方案。
精打细算的“电米油盐酱醋网”
如何降低5G本身的能耗，恰是中国ICT解决方案提供商们长期深耕的领域。
中兴通讯副总裁刘明明指出，早在国家“双碳”目标提出之前，中兴就长期致力于帮助运营商客户建设绿色低碳的通信网络基础设施，如今更是将其作为公司面向可持续发展的核心战略之一，在践行自身低碳发展的同时，为更多行业节能减排进行绿色赋能。具体规划上已经有了一套比较成熟的思路，总体概况为“绿色运营”、“绿色ICT基座”、“绿色供应链”、“绿色行业赋能”四个方面，同步推进。
5G基站和数据中心是能耗大户，未来将有更多5G基站、边缘数据中心、大型数据中心的部署，传统的网络能源技术和建设模式难以满足网络低碳、零碳的发展需要，网络能源基础设施面临巨大挑战。中兴通讯以“绿色、高效、智能、可靠”为理念，融合5G、物联网、云计算、AI等新技术，提出了“零碳”能源网概念。零碳能源网主要包含三层架构：产品技术层主要包括智能光伏-绿色发电、智能变换-高效转电、智能锂电-高效储电、智能配电-精准供电、智能温控-极低耗电等低碳、零碳关键技术；综合方案层包括极简站点、绿色机房、预制全模块数据中心的全场景零碳解决方案，重构网络能源基础设施的新形态，实现运营商网络从接入到汇聚、再到核心的全网低碳、零碳部署和运行；能源云管理通过基于大数据和AI技术的统一网络能源管理平台，持续优化，进一步提升全网能效和运维效率。
零碳能源网架构
引入绿电是全网实现低碳、零碳的首要措施。若向电力公司购买绿电，一方面现有绿电供应容量不足，带来绿电成本增加，另一方面因电力基础设施、输电线路的建造，导致绿电的部署周期较长。当前采用因地制宜的光伏发电，对快速降碳具有优势，如纯太阳能或者太阳能 市电混合供电，方案灵活、快速部署，并能减少对电网的依赖、脱离电网独立运行，就地发电、就近供电减少线路损耗，也适合偏远或者市电不稳定地区站点大量燃油消耗和碳排放的问题解决。
到更具体的层面，就要更加“精打细算”：以国内某运营商为例，其2020年用电量为228.33亿kWh，CO2排放量为13.76百万吨，净利润为208.5亿元。2021年预计将建设14.52万个5G基站；假设每个5G站点平均功耗为2.5kW，2021年新建5G基站年新增耗电、新增CO2排放及与2020年相比增幅见表1（当前每度电CO2排放量0.67kg）。
基站用电类别一般是“一般工商业及其用电”、电压等级为“不满1千伏”，以浙江为例，不分时段的电价为0.6964元，则该运营商2021年新建5G基站新增电费为22.14亿元，占2020年净利润比高达10.62%。
国内某运营商2021年新增5G基站耗电、碳排放及相比2020年增幅
按照中国到2023年底5G基站总数预计将超过254万个来计算，3年累计新增耗电达385.44亿kWh，CO2排放量为25.824百万吨，运营商将面临巨大的OPEX、盈利和碳排放压力。
由于5G站点功耗大幅增加，在我国大约有20%的站点现有市电容量不满足5G设备供电要求。
5G、4G基站功耗对比（某运营商2019年在广州、深圳对5G、4G基站的实测数据）
发展的问题，要在发展中解决。近期，中兴通讯聚焦“零碳”能源网的智能变换、智能配电等关键技术，推出新一代智能电源UniPower，基于1×2U尺寸的模块架构，其包括3kW/4kW整流模块、太阳能功率模块、57V双向变换模块、280V高压直流升压模块、48V-12V/24V转换模块、智能配电模块，实现了全系列模块灵活混插、多种类能源输入多制式输出、现网旧电源智能并机，免市电改造智能削峰，280V高压直流远供、智能配电等功能；整机采用模块化设计，满足前接线、前维护的要求，可灵活扩展直流配电单元和功率插箱单元。
通过智能叠光（叠用光伏电）、错峰用电、定时通断等功能，UniPower能够显著助力运营商节能减排。
UniPower的功率模块安装槽位，可兼容安装整流模块和太阳能功率模块，实现智能叠光。假设某站点配置1个50A（3000W）的太阳能功率模块及相应的太阳能组件，平均每天发电4小时，则每天可发电12kWh，全年可发电4380kWh；光伏峰值发电时间按10:00~14:00，按浙江省电价计算，则每年可减少电费2802.76元，减少CO2排放2.93吨。
UniPower还具备智能错峰功能，可设置多个电价尖峰、高峰、低谷时段，选择每个时段的供电模式，例如在尖峰及高峰时段不使用市电，由电池放电给负载供电，在低谷时段给负载供电、同时给电池充电。该功能可降低电网尖峰及高峰时的用电负荷，增加低谷时的用电负荷，使电网运行更平稳，可减少发、供电设备的建设投资，提高供电效率。
智能削峰示意图
服务“东数西算”全国一盘棋
更大的层面上，全国“东数西算”的宏大工程正在铺开。
日前，国家发改委、国家能源局等四部门对外发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》（以下简称《方案》），提出到2025年，数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局，数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升。
但实际落实中，东部地区有关后台加工、存储备份等非实时算力需求，如何向西部风光资源富集、气候适宜的地区转移？波动性强的可再生能源如何同需要持续用能的数据中心结合？这些同样都是非常具体的问题。
刘明明指出，要推动数据中心“西进”，还需要西部地区提供四方面的便利：一是数据中心靠近互联网节点，方便快速接入网络；二是数据中心靠近电网，相对周边地区具有较低的电价；三是加大对数据中心先进创新技术的支持，方便节能减碳和可持续发展；四是在投资企业、土地供给、人才吸纳、企业税收等方面予以数据中心有利政策。
她以中兴通讯携手腾讯建成的首个高节能可移动部署的数据中心项目举例，该“腾讯西部实验室”数据中心在制冷、配电、结构、管控四大方面实现了技术突破和创新。
在配电方面，将离网光伏与高压直流（HVDC）相结合，实现光伏、HVDC无缝自动可靠切换。在制冷方面，率先在国内商用间接蒸发自然冷却技术，能效比是机械压缩制冷空调的5倍。在结构技术方面，采用预制化的集装箱解决方案，设备到现场后2周内完成安装，并可实现自有拼接，移动部署。在管控系统方面，采用了中兴通讯自研的iDCIM数据中心基础设施智能管理平台，实现资产U位管理、子系统智能联动、RFID无线管控，帮助腾讯实现智能高效的运维管理。
光伏发电具有间歇性、波动性和随机性的特点，本项目将光伏直流输出、高压直流模块输出、磷酸铁锂电池三者通过电压差设定并网直接给到IT服务器，提供稳定、连续和可靠供电保障。光伏直流输出电压会略高于高压直流模块输出电压，当太阳光线充足的时候会优先使用光伏发电进行设备供电，但当太阳光线变弱时，会自动直接切换到高压直流模块供电，实现了两者的无缝切换。
经工业和信息化部电信研究院24小时不间断带载测试，腾讯西部实验室项目PUE值为1.0955，标志着我国在绿色数据中心建设方面达到国际领先水平。
刘明明指出，这两年，国家改革将“碳排放”作为一个经济发展的评价依据来决定是否对这个地区进行限电生产，以此缓和碳排放所带来的压力。企业作为市场经济的主体，未来市场对产品要求是全生命周期低碳，企业完全依靠电网实现低碳生产短期内无法实现。自建一定比例的光储系统，不仅仅是应对当前拉闸限电的问题，更是企业产品核心竞争力的问题。
“很多人会认为我们国家完成‘双碳’战略目标，与个人距离比较远，但是实际上无论我们日常出行还是生活起居其实都和碳有着密切关系”，她说，“从我们使用的每一度电，背后都绑定着相应的碳排放指数。”
争夺国际碳定价权，低碳技术是基础
“上海应积极争取国际碳定价权，培育上海成为全球碳交易市场的有力竞争者”，重庆市原市长黄奇帆近日表示，“中国未来将成为全球最大的单一碳市场，争取国际碳定价权将具有越来越重要的现实意义。”
黄奇帆指出，自2009 年以来，欧美曾经酝酿推出“碳关税”，近年来主要的国际经贸谈判及协议都越来越注重环境标准，目前包括世行、IMF 等国际机构都在积极研究推动为碳定价，如果我们不能推动形成权威的中国碳价，将来很可能又会像过去在大宗商品领域一样被别人定价。
而这方面，国内ICT在减碳上的自身努力和赋能各行各业减碳的实践，又是形成标准的现实依据。在今年的MWC上海展上，中兴、华为、诺基亚贝尔等5G设备厂商纷纷推出节能解决方案，角力“省电”。
中国信通院最新发布的《数字碳中和白皮书》指出，数字技术在各领域深度融合，深刻改变了经济社会运行方式，但在绿色减碳方面的潜力还远远没有挖掘出来，部分企业基于行业碳排放相关场景开发了一些碳管理系统、能耗监测与优化解决方案等，但仍面临关键技术不成熟、标准不完善、工具缺失等问题，有必要加强国际合作，整合各国在数字减碳方面的优势力量，强化在数字减碳技术创新、标准制定等各方面合作交流。第一，支持ICT促进行业减碳国际创新合作，比如可以将其纳入国际科学技术合作联合实验室、合作项目等，激励我国ICT企业、各高耗能行业龙头企业等参与 ICT 促进行业减碳的国际技术创新合作。第二，推动ICT促进碳中和相关标准国际化，要支持高耗能领域的领军企业参与和主导数字减碳方向国际标准制定，及推进我国相关标准与国际接轨，提高我国国际话语权。
四川质量发展研究院高级研究员、数字化转型专家熊节对观察者网指出，对国际碳定价权的争夺，最终落脚点在生产力决定生产关系。因为减碳工作要真正落实，首先要求全年365天，对无数碳排放点的真实监测数据，只有云计算、大数据、物联网、移动通信等数字化技术大发展，才能带来必须的基础数据采集、传输、研判、分析能力，随后才可能谈交易、决策、和综合治理。因此，2030年到“碳达峰”目标可能意味着我们预判届时中国的工业数字化基础设施有一个阶段性的建设成果，让我们能够率先拿出关于碳排放的可信会计审计方案，可以有效统筹碳排“全国一盘棋”。这样，在国际碳定价权的问题上，中国就可能取得主动，作为数字基础设施的主要建设者，ICT企业在其中将扮演重要角色。
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