中国数字基建的脱碳之路：数据中心与5G减碳潜力与挑战

中国数字基建的脱碳之路12中国数字基建的脱碳之路作者 （按章节排序）叶睿琪、袁媛、魏佳 | 绿色和平伍盛达、赵怡然 | 工业和信息化部电子第五研究所计量检测中心马翠梅、柴麒敏 | 国家应对气候变化战略研究与国际合作中心编辑王赫、Erin Newport评审委员（按姓名拼音排序）柴麒敏 | 国家应对气候变化战略研究与国际合作中心刘 宇 | 工业和信息化部电子技术标准化研究院李 秀 | 清华大学路 远 | 金风科技马丽芳 | 中国循环经济协会可再生能源专委会蒋 励 | 西安邮电大学唐 特 | 国家电力投资集团吴晓晖 | 中国建筑标准设计研究院温晓君 | 赛迪电子信息产业研究所温宗国 | 清华大学章秀银 | 华南理工大学周怡琳 | 北京邮电大学鸣谢绿色和平 | 袁瑛、吕歆、张文佺、田梦 工业和信息化部电子第五研究所计量检测中心 王景、田宇、陈东、宋绪文、聂聪发布于 2021 年 5 月中国数字基建的脱碳之路1中国数字基建的脱碳之路数据中心与 5G 减碳潜力与挑战（2020-2035）2中国数字基建的脱碳之路050909091013131525272733373939414343444547111314目录图表目录第一章：执行摘要第二章：数字基础设施减碳潜力的背景一、数字技术与基础设施成为应对气候变化与碳中和的关键二、数字技术助力传统行业提升减碳潜力三、数字基础设施能耗和碳排放挑战不容忽视第三章：数字基础设施能耗与碳排放挑战分析与预测一、核心数字产业规模分析及预测二、数字基础设施能耗与碳排放分析及预测三、本章小结第四章：数字基础设施进一步应用可再生能源的潜力一、中国可再生能源发展现状与趋势二、数字基础设施应用可再生能源的方式及案例三、数字基础设施应用可再生能源的挑战及应对第五章：推动数字基础设施绿色低碳化发展的建议一、政策建议二、企业建议附录一、数字基础设施产业规模预测方法论二、数字基础设施能耗测算方法论三、数字基础设施碳排放测算方法论注释图 2.1 “十四五”数字基础设施建设的碳排放影响分析图 3.1 2020~2030 年中国 5G 产值规模预测图 3.2 2020~2035 年中国数据量增长规模预测目录中国数字基建的脱碳之路31417172021212427272731313232351010151616171818181922222323242829303536图 3.3 2016~2035 年中国云计算产值规模及预测图 3.4 2020~2035 年中国 5G 基站增长情况图 3.5 5G 基站能耗分布图 3.6 2020~2025 年 5G 单站设备功耗发展趋势图 3.7 2016~2035 年中国数据中心产值增长情况图 3.8 2016~2035 年中国数据中心机架增长情况图 3.9 2020~2035 年中国分地区数据中心机架数增长率图 4.1 2016~2020 年中国清洁能源消费占能源消费总量的比重图 4.2 2020 年中国不同类型电源累计装机量及占比图 4.3 2020 年中国新增发电装机量占比图 4.4 2018~2023 年中国储能新增规模预测图 4.5 2020 年中国不同发电技术的平准化发电成本图 4.6 中国新建光伏与陆上风电平准化发电成本与现有燃煤和燃气电厂运营成本的对比图 4.7 2019~2030 年全球化学储能（四小时电站级）成本预测图 4.8 2020 年全球不同地区 PPA 签署量表 2.1 2020~2030 年全球 ICT 产业能耗预测表 2.2 2015~2017 年中国数据中心能耗规模分析表 3.1 全国及各地区 5G 基站规模表 3.2 全国 4G 基站发展情况表 3.3 全国及各地区 5G 基站建设规划情况表 3.4 5G 主用设备实测功耗表 3.5 5G 主用设备典型功耗表 3.6 2020 年全国及各地区 5G 基站能耗表 3.7 2020 年全国及各地区电网排放因子表 3.8 2020 年全国及各地区 5G 基站碳排放量表 3.9 中国数据中心区域分布情况表 3.10 数据中心能耗计算关键指标表 3.11 2020 年全国及各地数据中心机架数表 3.12 2020 年全国及各地区数据中心碳排放量表 3.13 2035 年中国数据中心机架数区域分布系数表 4.1 主要省份的“十四五”新能源装机规划表 4.2 主要省份的新能源发电配置储能政策表 4.3 数据中心参与电力市场交易政策表 4.4 可再生能源进入电力市场交易省市表 4.5 可再生能源采购方式总结与对比目录4中国数字基建的脱碳之路© Greenpeace中国数字基建的脱碳之路5第一章：执行摘要当下，气候变化的影响正对全人类生存发展带来重大挑战，各国纷纷加速向碳中和转型，其中数字化技术在助力全球应对气候变化进程中承担着重要的角色。数字化技术能够与电力、交通、工业制造与农业等重点排放行业实现深度融合，有效提升能源与资源的使用效率，实现生产效率与碳效率的双提升。与此同时，新冠疫情严重冲击了全球经济的运行模式与人们的生活方式，让数字化经济生产与生活方式成为后疫情时代的新常态。中国在“十四五”规划中明确指出要加快数字化发展，推动数字经济和实体经济深度融合。可预见的是，大数据、云计算、5G、物联网、人工智能将带来计算量和数据量的激增。面临业务倍数级增长随之带来的能耗增加，依赖化石能源发电的数字基础设施正在面临严峻的碳排放挑战。在中国力争实现“2030 年前碳达峰”、“2060 年前碳中和”的背景下，数字基础设施作为数字经济发展的重要基座，如何实现绿色低碳的高质量发展尤其值得关注。鉴于此，绿色和平与工业和信息化部电子第五研究所计量检测中心（广州赛宝计量检测中心）共同编写《中国数字基建的脱碳之路：数据中心与 5G 减碳潜力与挑战（2020-2035）》，希望探讨中国数字基础设施的能耗和碳排放趋势，提升政策制定者及行业对于节能减排挑战的认知，以助力数字基础设施行业尽早实现以 100%可再生能源为目标的低碳转型，为数字经济整体迈向“碳中和”提供扎实的基础。研究对象本报告选取了新一代数字技术中占主要能耗的设施设备为研究对象，一是作为数据传输驿站的 5G 基站，二是作为数据计算、储存场所的数据中心。需要明确的是，本文的研究范围仅限于上述基础设施与设备的运行阶段，未考虑相应设备生产制造与建设过程所产生的能耗与碳排放。研究方法本报告主要采用文献研究和模型分析两种方法。第二章通过文献综合分析了数字化技术帮助全社会实现减排的积极作用，以及数字基础设施自身面临的能耗和碳排放问题。第三章通过收集中国范围内的最新数据并建立数学模型，全面梳理了 2020 年以数据中心和 5G 为代表的数字基础设施的用电量和碳排放现状。结合 2035 年是中国远景目标纲要编制与建设数字中国的重要时间节点，我们尝试对 2035 年数字基础设施的能耗和碳排增长进行远期预测。第四章通过文献研究与专家访谈的方式，提出了中国数字基础设施行业应用可再生能源的重点路线。第五章在此基础上提出了相关政策与企业建议，为该行业迈向碳中和提供可行的解决方案。主要发现1. 2030 年，中国已全面实现碳达峰的情景下，数字基础设施的