E水=(C1×0.3+0.04×C3)×365 (2)

式中:E水——年耗水量,m3;

C1——产出机柜数,架;

C3——运维人员数量,位

2.3柴油消耗量

数据中心多采用10kV基本功率为2000kW柴油发电机组,根据经验值每台机组每小时消耗柴油500升,按每月每台柴油发电机保养检修运行30分钟估算,每台柴油发电机每年运行6小时,由此可求出数据中心每年柴油消耗量,计算公式如下:

式中:E柴油——年消耗柴油量,吨;

C4——数据中心配置的柴油发电机总台数,台

2.4天然气消耗量

按市场主流燃气发电机产品,每1m3天然气可发4kWh电,同时回收4kW冷量估算天然气使用量,公式如下:

式中:E天然气——年消耗天然气量,m3;

EA电——年耗电量,万kWh;

2.5综合能耗计算

三 数据中心碳排放核算

目前数据中心碳排放核算并无相关认证评价标准,根据相关的国际标准,企业减排责任划分可分为三个范畴:范畴一最为直接,主要是指直接排放;范畴二主要包括企业用电和用蒸汽产生的排放,因为用电或用热需要从公共事业单位购买,而这个过程中的碳排放并不发生在企业的物理边界内,所以属于间接排放;范畴三主要是指与企业生产经营有关的其他排放,其边界并不是很清晰,涉及到产业链,包括向上游购买到产品以及向下游销售的产品等。一般而言,数据中心考虑碳排放时只考虑范畴一和范畴二的排放。

3.1外购电力碳排放量

一般情况下,数据中心的电力供应都来自于市政电网(外购电力),是碳排放的关键项指标,对于数据中心的碳排放计算,由于现行标准GB/T32151《温室气体排放核算与报告要求》中并不包含数据中心行业,因此根据ISO14064-1:2018《温室气体-第1部:组织层面上温室气体排放与清楚量化及报告规范》内的要求,和GB/T32151.1-2015《温室气体排放核算与报告要求第1部分:发电企业》中的5.2.4“购入的电力产生的排放”的计算方法来进行计算。同时这也是比较常规的,对我国企业的企业社会责任报告(ESG)碳排放量核算的通用方法,计算方法如下:

式中:E电为购入电力消耗所对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放量,tCO2;

EA电为核算和报告期内的购入电量,kWh;

EF电为供电排放因子,kgCO2/kWh。

3.2二氧化碳排放因子

四 计算实例

以广东省某数据中心项目情况作为基础,分别对此项目采用外购电力方案以及天气发电方案进行综合能源消耗计算及碳排放核算,项目基本信息见表3。

4.1对采用外购电力方案进行核算

根据公式1至公式7对该项目进行综合能源消耗计算及碳排放核算,计算结果见表4。

当此项目采用外购电力供电时，根据计算每年需消耗19980吨标准煤，对外排放55381吨二氧化碳。

4.2对采用天燃气发电方案进行核算

若此项目改用燃气三联供机组,燃烧天然气发电,并利用余热经过溴化锂机组为数据中心制冷,按市场主流燃气发电机产品,每1m3天然气可发4kWh电,同时回收4kW冷量,由于采用溴化锂制冷机组替代电制冷机组,保守估计PUE由1.35降低至1.30,则该项目的综合能源消耗及碳排放计算见表5。

当此项目采用天然气机组发电并利用溴化锂机组制冷时,根据计算每年需消耗19178吨标准煤,对外排放33442吨二氧化碳。

4.3两种方案的对比分析

根据计算两种方案综合能源消费量基本相当;碳排放方面,天然气发电方案比外购电力方案降低约40%,可见天然气发电方案更有利于降低数据中心二氧化碳排放量,详见图1所示。

五 总结与展望

如文中计算结果所示,数据中心每年的能源消耗、二氧化碳排放量十分巨大;在碳中和、碳达峰的大背景下,未来数据中心的规划设计必定需要考虑能源的综合利用以及二氧化碳排放量等因素,根据文章计算,采用天然气机组发电并利用余热经过溴化锂机组为数据中心制冷的方式可比传统外购市电的方式,每年二氧化碳排放量降低约40%左右,具有较大的潜力,但仍需在方案设计阶段考虑天然气的持续供应、天然气的存储等问题。

节能减排、绿色低碳将是数据中心未来发展的重要课题,作为用能大户,更要积极响应国家号召,在数据中心规划设计、运维管理方面不断探索实践,助力“碳达峰”、“碳中和”目标的实现。

参考文献

[1]国家市场监督管理总局,国家标准化委员会.GB/T2589-2020综合能耗计算通则.北京:中国标准出版社,2020.　　

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部,国家市场监督管理总.GBT51366-2019建筑碳排放计算标准.北京:中国建筑工业出版社,2019.　　

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T32151.1-2015温室气体排放核算与报告要求第1部分:发电企业.北京:中国标准出版社,2015.　　

[4]ISO14064-1:2018温室气体-第1部:组织层面上温室气体排放与清除量化及报告　　

[5]政府间气候变化专门委员会(IPCC)国家温室气体清单指南(2006)　　

[6]开放数据中心委员会(ODCC).数据中心碳核算指南

作者简介

刘云龙

男,中国民生银行总行信息科技部,高级工程师,注册电气工程师。

（来源：《数据中心建设+》杂志）

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