金融业绿色数据中心设计目标、原则及规划有哪些？

下面从金融业绿色数据中心的总体设计目标和原则及规划展开介绍。

1.设计目标

数据中心作为新基建的重要组成部分，是数字经济的坚强底座。随着数据中心产业规模的快速扩张，我国数据中心整体用电量以每年超 10%的速度高速递增。数据中心已经成为公认的高耗能行业，预计到2030年数据中心用电总量将突破4000亿千瓦时，占全社会用电总量的 3.7% [12]，降PUE 是大势所趋。2021 年 7 月，工业和信息化部制定《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023 年）》，通过四大行动和四大工程，在 3 年时间内搭建布局合理、算力提升及绿色节能的数据中心体系，推动绿色数据中心创建、运维和改造，引导新型数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路[13]。

2022 年 8 月，工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部、住房和城乡建设部、国资委、能源局联合发布《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022—2025 年）》，明确提出到 2025 年，全国新建大型、超大型数据中心电能利用效率（PUE）降到 1.3 以下，进一步强化了绿色节能低碳数据中心的建设要求[14]。 新发展阶段，金融行业数据中心整体架构正在经历由两地三中心向多地多中心、多地多活架构的转变。业务快速发展和金融生态场景的推陈出新也对新一轮金融行业绿色数据中心建设提出了新的目标和要求：一是加强数据中心建设规划，面向未来，更具有超前性。二是提高清洁能源的使用比例，推动能源循环利用。三是推动绿色设计、建造、运行管理，全面提高资源利用效率。

2.设计原则

高可用性原则：金融行业的业务特点和数据重要性决定了金融业数据中心对可用性的高要求，在核心业务的连续性保障上，架构设计要满足可用性的要求，在保证可用性的基础上再去探讨使用哪些绿色节能技术来实现节能目标。低能耗原则：在产品成熟度满足要求的情况下，优先选择低能耗的系统和产品方案。如采用高效率UPS 设备，高效率变压器设备等。由于金融行业在设备性能容量方面有着严格的控制要求，因此在设备和方案选型时，需要重点关注上架负载率所对应的能效水平。

低碳排原则：碳排放应作为重点考虑因素，如减少制冷剂、电子氟化液等高 GWP（全球变暖潜能值）产品的使用，尽量选择可循环回收的创新建筑方案和材料，以降低数据中心的生命周期碳排放。 低耗水量原则：在 PUE 基本相同的情况下，尽量选择耗水量少的方案，尤其是选址在北方的数据中心，优先选择对水处理要求低的方案，有条件的地方可采用中水和非传统水源。

低碳排原则：碳排放应作为重点考虑因素，如减少制冷剂、电子氟化液等高 GWP（全球变暖潜能值）产品的使用，尽量选择可循环回收的创新建筑方案和材料，以降低数据中心的生命周期碳排放。 低耗水量原则：在 PUE 基本相同的情况下，尽量选择耗水量少的方案，尤其是选址在北方的数据中心，优先选择对水处理要求低的方案，有条件的地方可采用中水和非传统水源。

3.总体规划

选址

绿色数据中心的选址，需要根据业务需求，结合政策与监管要求，统筹各类资源，因地制宜充分利用清洁能源，优化用能结构，在用能侧绿色降碳。

2021 年，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部和国家能源局共同发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，推动数据中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的信息算力网络体系，促进数据要素流通应用，实现数据中心绿色高质量发展。其中提出了加强统筹、绿色集约、自主创新和安全可靠4项原则。统筹围绕国家重大区域发展战略，根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等，在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，发展数据中心集群，引导数据中心集约化，规模化，绿色化发展。国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道，加快实施“东数西算”工程，提升跨区域算力调度水平。

因此，金融业绿色数据中心在选址规划方面应考虑3方面要素：一是优先考虑布局在全国一体化算力网络国家枢纽节点。二是根据不同的功能定位确定数据中心的区域布局，对时延敏感、交互频繁的业务宜就近部署，对离线大数据、训练等时延非敏感业务宜部署在资源丰富的西部，为打造存算分离、云边协同的高效应用系统架构提供基础支撑。三是为充分考虑数据中心建成后运行阶段的能效水平，选址宜考虑自然冷源使用和清洁能源消纳。

清洁能源

清洁能源是指其开发、使用对环境无污染的能源，其中包括可再生能源和其他新能源。常见的清洁能源有太阳能、生物能、氢能、风能、海洋能、地热能和水能等。无论是双碳战略背景，还是国家和地方监管政策，都要求数据中心大力采用光伏发电、风力发电等清洁能源，通过自建分布式绿电、收购绿电站、专线绿电、购买绿证等方式利用清洁能源，逐步提升清洁能源利用率，实现数据中心的脱碳转型。2023 年 4 月，财政部、生态环境部和工信部共同印发《绿色数据中心政府采购需求标准（试行）》，要求数据中心使用的可再生能源使用比例应逐年增加，到2032 年可再生能源使用率达到 100%。

提高数据中心能源使用效率，要在提高运行效率、降低电能利用效率 PUE 和水资源利用效率WUE 的同时，最大程度实现节能减碳。通过建设分布式或集中式清洁能源项目，采用绿色回收技术等手段加快实现抵消或减少自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳“零排放”。因此在数据中心设计阶段，需对清洁能源应用进行规划，如自建分布式新能源发电、外部输入清洁能源就地消纳、废热废冷能源再利用和余热对外输出等。

水资源利用

采用水冷系统的数据中心，对水资源的消耗是巨大的。为了提升数据中心绿色发展水平，在规划设计阶段应当做好水资源利用规划，加大非传统水源利用，限定WUE 的准入条件，安装用水计量，做好节水措施。金融业绿色数据中心在水资源利用方面的技术提升参考如下：

一是设置用水远传计量系统，可参照《建筑水表配置规范》（DB11/T 1768—2020）要求对内部水表进行选型、配置和安装，并利用计量数据进行管网漏损自动检测、分析与整改。二是采用水冷系统的数据中心，宜采用加大集水盘、设置平衡管或平衡水箱等节水方式，避免冷却水泵停泵时冷却水溢出。二次供水系统的水池、水箱应设置超高水位联动自动关闭进水阀门的装置。 三是数据中心用水设计时考虑采用非传统水源。宜使用中水、再生水，推进水资源循环利用，并对不同水源、不同用途进行水资源分项计量。

绿色节能技术

降低PUE、充分利用清洁能源是双碳下数据中心的破局之路。需要不断推进新能源及新制冷方式等在数据中心的应用，推广节能降碳新技术及管理体系，增加氢能、储能、碳捕捉、冷却技术等建设工作。当前阶段数据中心主要能源结构是由电能组成，因此节能的首要任务是节省电能使用。从用能情况看，主要由场地基础设施与IT基础设施组成，因此绿色技术应用规划可以从供配电系统、空调通风系统和IT设备3方面展开，主要涉及以下绿色技术应用：

一是引入光伏发电等清洁能源以降低化石能源依赖性，并在数据中心侧建设储能系统来适配电网的波动性。供配电系统可采用高能效设备，如非晶合金变压器、一体化电力模块以实现节能节地的目标。电源设备选择具备休眠功能、超级旁路运行功能的高效 UPS 等，适应金融数据中心负载率下的高效运行需求。二是空调通风系统采用充分利用自然冷却的技术路线，如间接蒸发冷却、氟泵空调、液冷技术、磁悬浮变频离心式水冷机组等。创新使用 AI 技术对制冷系统的能效进行实时调优，优化数据中心的 PUE。采用模块化和合理气流组织的设计理念，通过模块机房、密闭冷通道或热通道来提升制冷系统的效率。三是采用更先进高效的 IT 设备，选用高转换效率电源模块，应用低功耗服务器技术、全闪存技术和超融合以太网络技术、虚拟化节能技术，实现用能侧的节能提升。