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预见未来,2030 年 IT 行业能源消耗和碳足迹何去何从

中国北京,2021年8月19日——疫情期间的数字化转型见证了互联网流量的迅速上升,与此同时,IT行业如何满足世界近乎永无止境的数字化需求,这也会对整个社会产生广泛影响。随着新一代信息技术快速发展,数据资源存储、计算和应用需求大幅提升,传统数据中心正加速与网络、云计算融合发展,加快向新型数据中心演进。为统筹推进新型数据中心发展,构建以新型数据中心为核心的智能算力生态体系,发挥对数字经济的赋能和驱动作用,工业和信息化部近期制定了《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》,明确用3年时间,基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。

新型数据中心具有高技术、高算力、高能效、高安全特征。为实现绿色低碳发展行动这一重点任务,计划指出,到2021年底新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下,到2023年底进一步降低到1.3以下,是新型数据中心发展的主要目标之一。为响应IT行业和数字经济对绿色、低碳、可持续发展的需要,如今能源和可持续发展领域的进步可谓盛况。但在新十年和风云变幻的新时代环境下,这种发展势头将如何持续?

近日,全球能源管理与自动化领域的数字化转型专家施耐德电气发布名为《数字经济与气候影响》的白皮书,对2030年IT行业能源消耗和碳足迹进行全面预测。施耐德电气全球可持续发展研究院力求深入了解当前的趋势以及如何才能与时俱进,顺势而动,同时预见未来的变化。在本白皮书中,我们从电力消耗角度探讨信息技术兴起带来的一些主要风险,细致地预测了2030年的IT电力消耗状况,并得出结论:虽然我们知道未来的数字经济将需要更多能源——一些观察家对此表示相当担忧——但我们也发现,IT技术的不断发展进步以及IT行业对清洁能源的快速采纳可能会遏制其气候影响。
 
数字化势不可挡,2030年IT行业的电力需求将增长50%

数字化技术广泛应用于各个行业。在房地产领域,越来越多的住宅和商业楼宇安装了智能设备和智慧能源管理系统。在工业领域,自动化、先进的机器人和3D打印技术的应用越来越普遍。在交通运输领域,自动化、互联互通、电力和共享(ACES)交通之间开始出现混合交叉。为明确这些数字化智能应用在未来如何获得电力供应,施耐德电气开展了一次研究和建模活动,来预测到2030年维持IT行业的发展势头所需的电量。该研究详细阐述了未来十年IT行业的电力消耗预测,涵盖数据中心服务器和存储容量、固网和移动互联网需求、设备联网和制造,同时考虑了需求和效率的变化。通过对服务需求的演变进行了细致入微的考察,施耐德电气预测,到2030年,IT行业的电力需求将增长50%,达到3,200Twh,相当于在未来十年复合年增长率(CAGR)达到5%。这一增幅与对当前建筑物空调系统的预测接近,是交通电气化的两倍。
 
从2015年到2020年,所有行业都实现了显著的效率提升,将复合年增长率(CAGR)限制在2%。这在数据中心(计算、存储、PUE等)和移动网络(转为4G)领域尤为明显。然而,固网(承载大部分IP流量)的效率提升略低。到2030年,预计75%的增长来自数据中心和网络,特别是计算实例(以及大数据应用和人工智能的数据存储)和移动通信(包括升级到5G)的高速增长。设备制造和使用占2015年该行业总能源需求的70%左右,预计到2030年其份额将下降至50%左右,对整体需求增长的贡献很小。事实上,物联网设备在所有行业领域的渗透抵消了传统设备能源需求的相对下降。因此,2030年的增长实际上将来源于IP流量的加速,尤其是移动网络流量。同时,物联网设备会产生大量数据,带来数据中心的计算和存储需求的急剧增加。

IT行业电力需求增长,但对碳排放的影响有限

施耐德电气的统计显示,IT行业的电力需求将显著增长。然而,到2030年,IT行业仍仅占总电力需求的10%,比目前的份额略有增加(大约为8%)。由于IT能源需求基本上以电力为主,其增长对碳排放的影响主要与发电的碳强度有关。根据施耐德电气的研究模型,IT行业电力需求所产生的排放量将增加26%左右。从绝对值来看,这意味着将从2020年的0.95GtCO2/年左右增长到2030年的1.2GtCO2/年,或增加近0.3GtCO2/年,这相当于能源相关的二氧化碳排放总量增加0.5pt,到2030年占总量的3.4%。

然而,IT行业的这种额外环境影响在现实中可能要低得多,因为大多数运营数据中心或网络基础设施的大型企业已经公开承诺在未来十年内迅速实现运营脱碳,这是目前的预测很少考虑到的一个关键因素。2020年,亚马逊、AT&T、谷歌、微软、Orange和Verizon和其他许多公司纷纷做出以上承诺。根据这些承诺,到2030年全球数据中心和网络运营将实现保守的50%脱碳率,从而使二氧化碳排放稳定在能源相关总排放量的3%以下,或0.9GtCO2/年(绝对值)。所有这一切意味着,尽管在全球,与IT相关的电力需求显著增加,但相关的环境影响可能比人们担心的要小得多。

明确方向,数字技术是降低碳排放的有利工具

数字技术还有助于减少总体能源需求。如今IT服务的蓬勃发展主要得益于社交网络和视频流,而与物联网相关的服务则可以在整个能源系统中实现系统效率。当前,与业务相关的交互仅占互联网总流量的20%,据思科报道,机器对机器(M2M)连接仍不到其中的5%。换言之,B2C应用在IT服务中占最大份额,并且在2030年之前构成增长的绝大部分,而B2B应用(主要侧重于物质减量化和效率),尤其是M2M连接,只占很小的份额。

M2M的广泛部署所带来的节能潜力已受到各方关注。国际能源署在2017年发布的《数字化和能源》报告详细阐述了数字化带来的效率优势,指出货运公路运输的能源需求有望节省高达25%。如将改造率考虑在内,得益于智能控制系统的使用,到2040年,数字化可以使建筑物平均节能10%。同样,工业领域对数字控制系统的应用可以为各个行业节省6%到12%的成本。总体来说,M2M应用的效率优势可能推动总体能源需求的潜在下降,从而减少碳排放。

施耐德电气的分析消除了过去人们对数字技术导致排放“失控”增长的担忧,然而,这并不是说我们什么都不需要做,恰恰相反!要减缓IT行业二氧化碳排放量的增加,需要我们在元件和系统层面不断努力提高IT和能源效率,减少业务运营排放和隐含排放(制造)。我们也需要特别关注边缘计算的兴起,因为从PUE的角度来看,传统上这些系统的效率通常低于超大规模数据中心。

IT行业还涵盖广泛的服务,其中B2C应用占据主导地位。M2M连接占总数的5%,虽然仅仅是全球需求的一小部分,但其增长速度很快。该报告发现,物联网技术有可能大幅度遏制建筑、工业和交通等各种相邻行业的能源需求和相关碳排放。因此,在考察2030年和2050年的整体脱碳路线时,他们的加速部署是显而易见的,应当优先考虑。

作为一家可持续发展的企业,施耐德电气有责任通过减少能源消耗和二氧化碳排放做出积极贡献,在确保企业盈利的同时推动社会进步。因此,施耐德电气制定了与联合国可持续发展目标一致的2021-2025年施耐德电气可持续发展影响指数(SSI)计划,提出了宏大的目标;我们的技术将在确保业务增长的同时,让每个人都能获得能源,并为我们的地球开创一个无碳未来。我们的气候承诺旨在最大限度减少客户和施耐德电气公司的碳排放。对施耐德电气而言,这意味着到2025年我们将实现公司运营层面碳中和,到2030年实现业务运营的净零碳排放,到2050年实现整个供应链端到端净零碳排放。

《数字经济与气候影响》白皮书,是施耐德电气基于丰富的行业观察和实践经验而得出的结论,其发布为实现全球数字经济的可持续发展目标提供了清晰的思路和方向,也将为IT行业的企业及从业人员带来更多能源管理、数字创新、气候行动、目标设定和信心以及新的融资机制领域的最新趋势预测和洞见。详细内容请点击https://go.schneider-electric.cn/China_SPC_CN_202108_Digital-Economy-Whitepaper_MFLP.html?source=Content&sDetail=Digital-Economy-Whitepaper_CN下载阅读。

施耐德电气在IT行业特别是数据中心基础设施领域已深耕数十年,有着领先的洞察与实践,并一直在创新中求发展。在为用户提供高品质、低能耗、安全可靠的数据中心产品及解决方案的同时,施耐德电气也倾尽全力,为业内人士尽可能提供更多知识共享的平台和机遇。施耐德电气持续通过SE.com和APC.com网站免费提供白皮书和工具,与业界分享有益的见解,当前共有200多份白皮书可供选择。

关于施耐德电气
施耐德电气的宗旨,是赋能所有人对能源和资源的最大化利用,推动人类进步与可持续的共同发展 。我们称之为Life Is On 。
我们的使命是成为您实现高效和可持续发展的数字化伙伴。
我们推动数字化转型, 服务于家居、楼宇、数据中心、基础设施和工业市场。我们通过集成世界领先的工艺和能源管理技术,从终端到云的互联互通产品、控制、软件和服务,贯穿业务全生命周期,实现整合的企业级管理。
我们是一家拥有本土化优势的全球企业 ,致力于推动开放的技术及合作伙伴生态圈,积极践行 有意义、包容和赋能的共同价值观。
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