碳足迹作为衡量人类活动对环境影响,特别是碳排放影响的重要概念,对于实现绿色低碳持续发展具有极为关键的意义。随着云计算、人工智能、大数据等新一代信息技术的广泛应用,数字基础设施的能源消耗和碳排放问题日益凸显,由此产生的数字碳足迹逐渐成为气候变化治理中的重要议题。近日,国家认证认可监督管理委员会正式发布《产品碳足迹标识认证通用实施规则(试行)》和中国产品碳足迹标识,这是我国首个系统性产品碳标识认证制度文件。该文件的发布,标志着构建全国统一的产品碳标识认证制度工作取得关键突破。在此背景下,深挖数字碳足迹削减潜力,如何在推动数字化转型的同时实现碳足迹的有效削减,成为实现“双碳”目标的关键举措。
数字碳足迹规模增速及其行业与区域差异现状。
我国数字碳足迹虽占比小但增速快,区域行业差异显著,绿色转型与技术革新成减排关键。
从总量规模看,数字碳足迹占全国碳排放总量的比重较小但增长迅速。根据中国信息通信研究院发布的《中国绿色算力发展研究报告(2024年)》,截至2023年底,数据中心碳排放总量为0.84亿吨,约占全国二氧化碳排放总量的0.67%。尽管与电力、钢铁等传统行业相比,数字碳足迹占比仍较低,但随着数字设备制造和数据中心使用的快速增加,其碳排放增速显著。
从结构特征看,数字碳足迹呈现明显的行业性和区域性差异。随着5G基站部署加速,其碳排放快速增长。截至2024年5月底,全国累计建成5G基站383.7万个,占全球总量的60%。值得注意的是,根据三大运营商公布的数据,5G基站能耗是4G基站的3至4倍,其每年耗电量约占全社会用电量的1%。此外,数字碳足迹区域性差异明显。根据中国信息通信研究院发布的《中国绿色算力发展研究报告(2024 年)》,2023年东北、华北地区数据中心平均电能利用效率(PUE)分别为1.4与1.39,远低于华南、华中等南部地区的1.53与1.54。
从削减策略看,绿色能源供给与节能技术创新取得积极进展。“东数西算”工程的实施,推动数据中心向可再生能源丰富的中西部地区转移,绿色能源供给体系逐步完善。中西部地区绿色数据中心入选“国家绿色数据中心”数量占比从第一批占比26.6%增长到第五批占比46%。同时,各地积极探索通过可再生能源专线供电、开展可再生能源电力交易或可再生能源绿色电力证书交易等方式,提高可再生能源利用比例,有效提升了数据中心能效和绿色发展水平。
数字碳足迹削减面临的主要难点和现实困境。
数字碳足迹削减面临技术瓶颈、核算标准不统一、能源结构依赖等多重挑战,亟须创新突破与政策协同。
首先,数字碳足迹削减潜力尚未充分释放。2023年我国数据中心平均电能利用效率(PUE)为1.48,与国际先进水平差距较大,并且数据中心可再生能源推广利用仍处于起步阶段。为提升绿色能源利用水平,需要加快可再生能源在数据中心的普及,并推动节能技术创新,降低PUE值。
其次,关键要素支撑不足。低碳技术专利申请集中在传统领域,颠覆性技术如碳捕捉、储能等研发相对滞后,绿色化标准体系不够健全,余热回收等绿色技术在数据中心推广应用不足。需要加强颠覆性技术研发,完善绿色化标准体系,推广余热回收等绿色技术应用。
再次,市场机制不完善。数字经济尚未纳入碳排放权交易市场,碳汇市场与碳普惠体系融合度不高,企业参与意愿不强,碳捕获市场发展不足。应加快将数字经济纳入碳排放权交易市场,推动碳汇市场与碳普惠体系融合,激励企业参与碳捕获市场。
最后,政策支持与技术创新协同不足。现有政策支持力度有限,缺乏系统性规划,低碳技术研发与实际应用衔接不紧密。需加强政策引导,制定系统性规划,推动低碳技术研发与实际应用紧密结合,释放数字碳足迹削减潜力,助力数字经济绿色低碳转型。
推动数字碳足迹削减的多维度协同路径。
数字碳足迹削减是实现数字经济绿色低碳转型的关键路径,须从全生命周期节能降碳、关键要素支撑、市场机制完善及示范引领等多维度协同推进。
优化数据中心布局,推动算力西移。数字基础设施是数字经济发展的基石,也是碳足迹的重要来源。为全面释放其节能降碳潜力,需从布局优化、绿色建设、能源供给和能耗管理等重点环节入手,推动全生命周期减碳。具体而言,一是引导非实时算力需求向西部转移。结合“东数西算”工程,引导新建大型、超大型数据中心向国家枢纽节点集群集中布局,将东部地区的后台加工、存储备份等非实时算力需求向西部转移,实现资源优化配置与能源高效利用。二是加快绿色建设与节能改造。重点支持绿色设计、高效IT设备、智能制冷系统、精准供配电系统、余热综合利用等技术的应用,推动全光化、广覆盖、大容量、智能化的云网融合型数字基础设施建设,提升能源利用效率。三是构建绿色能源供给消纳体系。推动可再生能源电力系统与数字基础设施一体化规划,探索分布式能源、储能技术与数字基础设施的结合,鼓励企业通过专线供电、绿电交易、绿色电力证书交易等方式提高可再生能源使用比例。四是强化能耗管理与协作。组织全国数据中心能耗普查,建立规模、上架率、能耗水平等基础数据清单,加强数据中心间的联动协作与资源共享。此外,还需建立规范化、可追溯的数字基础设施产品档案,减少全生命周期碳排放。
聚焦关键要素,提升数字碳足迹削减支撑能力。数字碳足迹削减是一项系统性工程,需从技术创新、标准制定、企业实践和人才培养等关键要素入手,全面提升支撑能力。一是加强技术创新与平台建设。聚焦数据中心节能减排、通信基站智慧节能等关键技术研发,培育一批国家级和国际化的科技创新平台,打造智能化碳汇数字平台,推动数字碳足迹技术成果产业化与市场化。二是完善数字碳足迹标准体系。对标国际先进标准,完善IT设备节能等级认定、5G网络能效评价、绿色数据中心评估等标准,覆盖关键节能降碳技术与数字碳足迹数据流通等领域。三是推动企业碳资产管理与实践。以数字碳足迹数据流为纽带,鼓励龙头企业开展全生命周期的碳排放监测与管理,覆盖产品设计、生产、运营和回收等环节,推动上下游企业协同减碳。四是强化人才培养与国际合作。加强高校、科研机构与企业的合作,培养数字碳足迹削减领域的复合型人才,建设一批数字碳足迹削减国际合作示范平台,提升我国在数字碳足迹削减领域的国际影响力与话语权。
健全市场机制,构建数字碳足迹削减的多层次市场体系。数字碳足迹削减不仅需要技术创新和政策引导,还需依托健全的市场机制,构建多层次、多维度的市场体系,激发经营主体活力。一是完善数字碳足迹信息披露与交易机制。推动数字经济企业建立健全数字碳足迹信息披露机制,适时将数据中心等数字经济主体纳入全国碳排放权交易市场,逐步采用数字化拍卖方式提升碳配额分配管理效率,鼓励金融机构面向数字经济企业开发碳期货、碳期权、碳基金等金融产品。二是推动碳捕获技术与数字化应用。支持数字经济企业开展碳捕获业务,探索碳捕获、输送、利用、封存等环节的数字化技术应用,为数字碳足迹削减提供技术支撑,并通过数字化技术提升碳捕获效率,降低技术成本。三是培育第三方降碳服务市场。面向数字基础设施绿色设计、节能改造、能源管理、低碳评估等领域,培育专业化第三方服务主体,鼓励第三方机构提供数字碳足迹管理咨询、设备回收利用等服务,大力拓展第三方降碳服务市场空间。
突出示范引领,推广数字碳足迹削减典型经验。数字碳足迹削减是实现数字经济绿色低碳转型的重要路径,需通过示范引领,形成可复制、可推广的模式,为行业提供借鉴。一是遴选示范企业与先进典型。在数字碳足迹削减的关键核心技术领域,遴选一批技术创新和应用示范企业,评选一批绿色数据中心、绿色基站、绿色数字企业等先进典型,通过政策支持和资源倾斜,推动其探索形成安全可靠、可复制的减碳方案,形成“以点带面”的示范效应。二是推动区域示范及用户参与。鼓励大型数字经济平台为用户提供数字碳足迹核算服务,支持有条件的地区评选数字碳足迹削减先进单位和示范城市,探索建立个人电子废弃物碳积分平台,提升公众减碳意识和参与度。三是加强绿色低碳技术示范推广。支持有条件的地方设立数字碳足迹削减示范推广中心,制定技术推广路线图和实施方案,定期发布具有创新性的数字碳足迹削减技术产品和解决方案目录,为各类企业提供新技术、新应用和新模式。