目前我國從國家戰(zhàn)略層面提出了“碳中和”目標(biāo)，同時(shí)實(shí)施路徑逐步明確。對(duì)以電力消耗為主的數(shù)據(jù)中心而言，受限于目前我國的一次能源結(jié)構(gòu)狀況以及國內(nèi)電力市場(chǎng)的交易機(jī)制，未來我們?cè)凇疤贾泻汀狈矫鎸⒚媾R巨大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合數(shù)據(jù)中心的用能特點(diǎn)，從我國電力市場(chǎng)交易機(jī)制、綠色電力采購機(jī)制、碳排放權(quán)交易機(jī)制等方面，探討國內(nèi)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)能源側(cè) “碳中和”目標(biāo)以及“可再生能源”比例的可能路徑。同時(shí)文中相關(guān)信息基本都可以通過網(wǎng)絡(luò)查到，本文的特點(diǎn)在于系統(tǒng)的組織了和數(shù)據(jù)中心相關(guān)的內(nèi)容，供業(yè)內(nèi)參考。筆者認(rèn)為，未來“碳排放指標(biāo)”大概率會(huì)與目前的“能耗指標(biāo)”類似，很可能會(huì)采用與“環(huán)評(píng)”類似的一票否決機(jī)制，成為未來數(shù)據(jù)中心行業(yè)競爭的核心資源。同時(shí)本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，歡迎探討。
關(guān)鍵詞
數(shù)據(jù)中心、碳中和、二氧化碳當(dāng)量、綠色電力證書、溫室氣體核證減排量（CERs）、中國核證自愿減排量（CCER）、區(qū)域電網(wǎng)排放因子
01、我國“碳中和”目標(biāo)
我們國家近期宣布了國家“碳中和”目標(biāo)：“力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”[1] “到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。”[1]
針對(duì)國家的“碳中和”目標(biāo)，數(shù)據(jù)中心的碳中和路徑在哪里？我們先了解下與二氧化碳排放相關(guān)的定義和國際協(xié)議。
02、什么是“碳”？《巴黎協(xié)議》是什么？溫室氣體核證減排量CERs和中國核證自愿減排量（CCER）的區(qū)別又是什么？
首先：我們經(jīng)常聽到的“碳減排”、“碳交易”、“碳足跡”、“低碳”甚至“零碳”，其實(shí)這里的“碳”并不是指實(shí)物的二氧化碳，而是二氧化碳當(dāng)量（CO2e），是指多種溫室氣體的排放。二氧化碳當(dāng)量是聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的評(píng)估報(bào)告，為統(tǒng)一度量整體溫室效應(yīng)的結(jié)果，規(guī)定二氧化碳當(dāng)量作為度量溫室效應(yīng)的基本單位。其他溫室氣體折算二氧化碳當(dāng)量的數(shù)值稱為全球變暖潛能值（GWP），即在100年的時(shí)間框架里，各種溫室氣體的溫室效應(yīng)，對(duì)應(yīng)到相同效應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳的GWP值為1。
溫室氣體有很多種，但是需要控制排放的主要有幾種。1997年制定的《京都議定書》規(guī)定需要控制的溫室氣體有6種：分別是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）。我國現(xiàn)行國標(biāo)《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報(bào)告通則 GB/T 32150-2015》規(guī)定，需要控制的溫室氣體有7種，比京都議定書的規(guī)定多了三氟化氮（NF3），其他都是一樣的。
其次：《巴黎協(xié)議》是由聯(lián)合國195個(gè)成員國于2015年12月12日在2015年聯(lián)合國氣候峰會(huì)中通過的氣候協(xié)議；取代《京都議定書》，期望能共同遏阻全球變暖趨勢(shì)[2]，形成了2020年后的全球氣候治理格局。其最重要的目標(biāo)把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2℃之內(nèi)，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5℃之內(nèi)[3]。
關(guān)于全球溫室效應(yīng)的控制，最重要的文件其實(shí)并不是《巴黎協(xié)定》、《京都議定書》或者聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的歷次評(píng)估報(bào)告。而是我們前面提到的，聯(lián)合國大會(huì)于1992年5月通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約（UNFCCC）》，目前所有的關(guān)于“碳”方面的全球協(xié)議，追根溯源，均源自于這個(gè)公約及其相關(guān)文件。
其中最近的《巴黎協(xié)定》，是繼《京都議定書》后第二份有法律約束力的氣候協(xié)議。而《京都議定書》是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）的補(bǔ)充條款。是1997年12月在日本京都府京都市的國立京都國際會(huì)館所召開聯(lián)合國氣候變化框架公約參加國三次會(huì)議制定的[4]。其目標(biāo)是“將大氣中的溫室氣體含量穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，以保證生態(tài)系統(tǒng)的平滑適應(yīng)、食物的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展”。[5]
政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）是一個(gè)附屬于聯(lián)合國之下的跨政府組織，在1988年由世界氣象組織、聯(lián)合國環(huán)境署合作成立，專責(zé)研究由人類活動(dòng)所造成的氣候變遷。該會(huì)會(huì)員限于世界氣象組織及聯(lián)合國環(huán)境署之會(huì)員國[6]。
IPCC本身并不進(jìn)行研究工作，也不會(huì)對(duì)氣候或其相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)察。其主要工作是發(fā)表與執(zhí)行《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）有關(guān)的專題報(bào)告[7]。政府間氣候變化專門委員會(huì)主要根據(jù)成員互相審查對(duì)方報(bào)告及已發(fā)表的科學(xué)文獻(xiàn)來撰寫報(bào)告[8]。IPCC已分別在1990、1995、2001、2007年及2013年發(fā)表五次正式的“氣候變遷評(píng)估報(bào)告”，為UNFCCC提供支持。
最后：溫室氣體核證減排量CERs，是由《京都議定書》規(guī)定的“清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）”所定義的。CDM是京都議定書中唯一包括發(fā)展中國家的彈性機(jī)制。允許簽署京都議定書的發(fā)達(dá)國家?guī)椭诎l(fā)展中國家進(jìn)行有利于減排或者吸收大氣溫室氣體的項(xiàng)目，并通過購買這些項(xiàng)目活動(dòng)獲得“排放減量權(quán)證”（CERs），作為履行聯(lián)合國氣候變化框架公約承諾的一部分[9]。我國碳交易市場(chǎng)的逐步建立也是由此而來。
碳交易市場(chǎng)可以簡單地分為配額交易市場(chǎng)和自愿交易市場(chǎng)。配額交易市場(chǎng)為那些有溫室氣體排放上限的國家或企業(yè)提供碳交易平臺(tái)，以滿足其減排的需求，CDM交易機(jī)制理論上屬于配額交易市場(chǎng)；自愿交易市場(chǎng)則是從其他目標(biāo)出發(fā)(如企業(yè)社會(huì)責(zé)任、品牌建設(shè)、社會(huì)效益等)，自愿進(jìn)行碳交易以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)[10]。
我國的中國核證自愿減排量（CCER），是經(jīng)我國主管部門批準(zhǔn)備案后所產(chǎn)生的自愿減排量，重點(diǎn)排放企業(yè)可是使用一定比例的CCER，來完成國家要求的碳減排清繳履約，是我國配額碳交易市場(chǎng)的一種補(bǔ)充。
03、數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放及各區(qū)域電網(wǎng)排放因子
數(shù)據(jù)中心能源側(cè)的碳排放核算，主要來自于IT設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的電力消耗，自備應(yīng)急電源（如備用柴油發(fā)電機(jī)）僅在突發(fā)情況下應(yīng)急使用，其直接燃燒的排放量極少，本文暫不考慮。同時(shí)本文僅針對(duì)常規(guī)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行探討，對(duì)于采用分布式能源系統(tǒng)、自備電廠等個(gè)例的數(shù)據(jù)中心，需要單獨(dú)分析，不在本文探討范圍之內(nèi)。
一般情況下，數(shù)據(jù)中心的電力供應(yīng)都來自于市政電網(wǎng)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心的碳排放計(jì)算，由于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 GB/T 32151》中并不包含數(shù)據(jù)中心行業(yè)，因此我們參考《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 第1部分：發(fā)電企業(yè) GB/T 32151.1-2015》中的5.2.4“購入的電力產(chǎn)生的排放”的計(jì)算方法來進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)這也是比較常規(guī)的，對(duì)我國企業(yè)的企業(yè)社會(huì)責(zé)任報(bào)告（ESG）碳排放量核算的通用方法。其計(jì)算公式如下：
E電=AD電×EF電
其中：
E電：購入電力消耗所對(duì)應(yīng)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；
AD電：核算和報(bào)告期內(nèi)的購入電量，單位為兆瓦時(shí)（MWh）；
EF電：區(qū)域電網(wǎng)年平均供電排放因子，單位為噸二氧化碳每兆瓦時(shí)（tCO2/ MWh）。
供電排放因子，選用國家主管部門公布的相應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)排放因子進(jìn)行計(jì)算。
目前，我國生態(tài)環(huán)境部官方網(wǎng)站公布的最新區(qū)域電網(wǎng)排放因子為《2017年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》。
依據(jù)該文件，電網(wǎng)排放因子包括電量邊際排放因子（OM）以及容量邊際排放因子（BM）。
其中OM可認(rèn)為是現(xiàn)存邊際（即在項(xiàng)目增加用電需求時(shí)最后開始供電，在項(xiàng)目減少用電需求時(shí)最先停止供電）的電廠的排放情況。而BM是指未來可能興建的電廠群的邊際排放因子。根據(jù)目前碳排放計(jì)算的慣例，一般選擇OM與BM的加權(quán)平均值CM來計(jì)算項(xiàng)目的碳排放量。即如下表格中的數(shù)據(jù)：
表1 2017年度中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子[11]
對(duì)應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)所轄省市如下表所示：
表2 區(qū)域電網(wǎng)覆蓋省份表[11]
根據(jù)表1和表2，確定數(shù)據(jù)中心所在區(qū)域的電網(wǎng)排放因子后，即可根據(jù)用電數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)中心電力消耗的二氧化碳排放量。
04、我國數(shù)據(jù)中心“碳中和”的可能路徑
目前很多國外科技類企業(yè)制定了“可再生能源”目標(biāo)甚至“碳中和”目標(biāo)及實(shí)施路徑，并每年公布實(shí)施進(jìn)度。對(duì)于我們而言，如何在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的“碳中和”呢？
我們從兩個(gè)路徑來考慮：（1）直接使用0碳排放的電力；（2）通過碳交易市場(chǎng)或者綠色電力交易市場(chǎng)來抵扣，從而實(shí)現(xiàn)0碳排放，這也是國外科技類企業(yè)最常采用的方式；
基于數(shù)據(jù)中心的用能特點(diǎn)，我們看一下0碳排放的電力供應(yīng)有哪些。
目前能夠?qū)崿F(xiàn)0碳排放的電力供應(yīng)，主要包括非化石能源所生產(chǎn)的電力，即水力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電，同時(shí)也包括核能發(fā)電。其中生物質(zhì)能發(fā)電的0碳排放是以碳排放全周期的角度去衡量，其屬于0碳排放。我們以大型秸稈發(fā)電廠為例，秸稈燃燒發(fā)電所產(chǎn)生的碳排放在下一年度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)被重新吸收。除核電外，其他均屬于我國法律規(guī)定的可再生能源。
首先，我們從技術(shù)可行性的角度，看這些0碳電力與數(shù)據(jù)中心的關(guān)系。以上這些0碳排放的電力供應(yīng)，除核電和水力發(fā)電外，基本都存在電力供應(yīng)波動(dòng)大的問題。這與數(shù)據(jù)中心用能穩(wěn)定和運(yùn)營安全的首要需求是相背離的。這種直接供電，從技術(shù)角度來說是無法滿足數(shù)據(jù)中心用能需求的，需要其他穩(wěn)定的發(fā)電裝置來補(bǔ)充，如自備大量柴油發(fā)電機(jī)或者采用市政電網(wǎng)的穩(wěn)定電力供應(yīng)等，這樣就無法保證完全實(shí)現(xiàn)直接使用電力的0碳排放。另外由于數(shù)據(jù)中心單體建筑的用電密度大，大量采用蓄電設(shè)備儲(chǔ)存所需電力，在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下還無法實(shí)現(xiàn)。
其次，如果由核電廠和大型水力發(fā)電廠直接供電，是可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的0碳排放的。但這與國內(nèi)的電力市場(chǎng)規(guī)則有較大的沖突。國內(nèi)的電力采購，一般是要通過電網(wǎng)公司進(jìn)行的，從電網(wǎng)公司的調(diào)度上來說，是不能保證供給數(shù)據(jù)中心電力都直接來自于0碳排放的電廠的。同時(shí)，單一電廠供電，與國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的供電可靠性的要求又有偏差。
再次，如果我們采用“隔墻售電”，即數(shù)據(jù)中心建設(shè)在核電廠或者水力發(fā)電設(shè)施附近（這里先暫不考慮數(shù)據(jù)中心選址的安全要求），由電廠直接供應(yīng)電力。目前國內(nèi)這種電力交易模式還不成熟，存在小部分試點(diǎn)，總體上還無法滿足數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的0碳排放需求。
最后，我們是否可以通過可再生能源綠色電力證書（以下簡稱綠證）采購或者中國核證自愿減排量（CCER）采購的方式，間接的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的“碳中和”承諾呢？作者認(rèn)為這是目前最可能的路徑之一，我們看一下目前我國綠色電力證書交易的總體情況：
表3 我國可再生能源綠色電力證書交易情況統(tǒng)計(jì)表
注：以上數(shù)據(jù)來自于國家發(fā)改委主管部門官網(wǎng)2020年12月份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，作者整理
我們看一下表3中的數(shù)據(jù)，自2018年度至今，我國主管部門累計(jì)核發(fā)綠證折合275.4億度，發(fā)電企業(yè)掛牌綠證累計(jì)108.4億度，累計(jì)交易綠證0.4億度，截止2020年12月的綠證年度成交均價(jià)風(fēng)電0.1605元/kWh，光伏0.6552元/kWh（這里需要說明一下，綠證的價(jià)格不包含電網(wǎng)公司收取的電費(fèi)，是需要企業(yè)額外支出的費(fèi)用）。為什么在掛牌量相當(dāng)?shù)那闆r下，光伏的交易量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于風(fēng)電，同時(shí)價(jià)格也遠(yuǎn)高于風(fēng)電綠證呢？這與我國的綠證交易規(guī)則有關(guān)。
我國發(fā)改委頒布的可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認(rèn)購交易制度的文件規(guī)定：
（1）試行為陸上風(fēng)電、光伏發(fā)電企業(yè)（不含分布式光伏發(fā)電，以下同）所生產(chǎn)的可再生能源發(fā)電量發(fā)放綠色電力證書[12]。
（2）綠證認(rèn)購價(jià)格按照不高于證書對(duì)應(yīng)電量的可再生能源電價(jià)附加資金補(bǔ)貼金額，由買賣雙方自行協(xié)商或者通過競價(jià)確定認(rèn)購價(jià)格[12]。
（3）風(fēng)電、光伏發(fā)電企業(yè)出售可再生能源綠色電力證書后，相應(yīng)的電量不再享受國家可再生能源電價(jià)附加資金的補(bǔ)貼[12]。
由此可見，綠證銷售與國家補(bǔ)貼二選一，故發(fā)電企業(yè)的綠證價(jià)格不會(huì)因?yàn)槭袌?chǎng)的供需關(guān)系而有較大的變化。所以我們會(huì)看到，光伏綠證的價(jià)格一直居高不下。
目前雖然綠證的交易價(jià)格偏高，大量購買的成本壓力較大。但隨著可再生能源發(fā)電成本的降低，我國目前正在積極推進(jìn)可再生能源發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)，即推進(jìn)建設(shè)不需要國家補(bǔ)貼執(zhí)行燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的風(fēng)電、光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目。未來幾年，綠證的價(jià)格有望降低到一個(gè)合理的水平。數(shù)據(jù)中心通過購買一定比例的綠證，實(shí)現(xiàn)一定比例的可再生能源承諾，是有機(jī)會(huì)的。
但是目前綠證與“碳中和”暫時(shí)還沒有強(qiáng)關(guān)聯(lián)。綠色電力證書由國家發(fā)改委認(rèn)證，與可再生能源電力配額考核掛鉤。碳排放對(duì)綠證的認(rèn)定，需要對(duì)政策持續(xù)追蹤。
那目前能否通過直接采購“CCER”來完成“碳中和”目標(biāo)？主管部委《全國碳排放權(quán)交易管理辦法》規(guī)定：“重點(diǎn)排放單位可使用國家核證自愿減排量（CCER）或生態(tài)環(huán)境部另行公布的其他減排指標(biāo)，抵消其不超過5%的經(jīng)核查排放量?！蹦壳斑€無法通過該機(jī)制實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)。
通過以上的分析，我們可以看到，目前對(duì)于國內(nèi)數(shù)據(jù)中心行業(yè)而言，短期內(nèi)要實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)還不成熟。但隨著國家“碳中和”目標(biāo)的實(shí)施，未來綠證與“CCER”的相關(guān)政策應(yīng)該會(huì)持續(xù)更新，市場(chǎng)機(jī)制逐步完善，這也是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)可再生能源比例目標(biāo)和“碳中和”目標(biāo)最有可能的路徑之一。
05、結(jié)語
目前，對(duì)于數(shù)據(jù)中心行業(yè)而言，國內(nèi)的電力交易市場(chǎng)機(jī)制還不完善，有待相關(guān)政策的進(jìn)一步完善。但市場(chǎng)機(jī)制依舊是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)可再生能源比例目標(biāo)和“碳中和”目標(biāo)最有可能的路徑之一。企業(yè)承諾“可再生能源”和“碳中和”的目標(biāo)及路徑，還需要進(jìn)一步追蹤國家相關(guān)政策，時(shí)刻保持關(guān)注。如果資金允許，在能源供給側(cè)提前布局可再生能源產(chǎn)業(yè)，在未來的市場(chǎng)競爭中，可能會(huì)具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心行業(yè)本身而言，未來“碳排放指標(biāo)”大概率會(huì)與目前的“能耗指標(biāo)”類似，很可能會(huì)采用與“環(huán)評(píng)”類似的一票否決機(jī)制，成為未來數(shù)據(jù)中心行業(yè)競爭的核心資源。以上僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，供業(yè)內(nèi)參考，歡迎探討。
參考文獻(xiàn)
[1]北京. 國家國際發(fā)展合作署.《繼往開來，開啟全球應(yīng)對(duì)氣候變化新征程——習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上的講話》. 2020.
[2]維基百科.https://zh.wikipedia.org/wiki/巴黎協(xié)議.
[3]巴黎協(xié)議.第二條第1款（a）.
[4]維基百科.https://zh.wikipedia.org/wiki/京都議定書.
[5]京都議定書第二款：目標(biāo).
[6]維基百科.
https://zh.wikipedia.org/wiki/IPCC.
[7]Principles governing IPCC work . IPCC. 2006.
[8]About IPCC – Mandate and Membership of the IPCC. IPCC. 2007.
[9]維基百科.https://zh.wikipedia.org/wiki/清潔發(fā)展機(jī)制.
[10]北京.生態(tài)環(huán)境部.中國碳交易市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì).2016.
[11]北京.生態(tài)環(huán)境部. 2017年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子.2018.
[12]北京.國家發(fā)改委.關(guān)于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認(rèn)購交易制度的通知.2017.
作者簡介
李勇
圖片
(1978-)，男，漢族，上海，騰訊科技（深圳）有限公司專家級(jí)工程師，高級(jí)工程師，注冊(cè)暖通工程師，碩士生導(dǎo)師，同濟(jì)大學(xué)，供熱供燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)，博士，主要從事數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、成本分析等工作。
e-mail：
