中国数字基建碳中和研究报告2021

2021年中国数字基建碳中和研究报告目录第一章：执行摘要05第二章：数字基础设施减碳潜力的背景60一、数学技术与基础设施成为应对气候变化与碳中和的关键60二、数字技术助力传统行业提升减碳潜力60三、数字基础设施能耗和碳排放挑战不容忽视10第三章：数字基础设施能耗与碳排放挑战分析与预测13一、核心数字产业规模分析及预测13二、数字基础设施能耗与碳排放分析及预测15三、本章小结25第四章：数字基础设施进一步应用可再生能源的潜力27一、中国可再生能源发展现状与趋势27二、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37第五章：推动数字基础设施绿色低碳化发展的建议39一、政策建议39二、企业建议41附录43一、数字基础设施产业规模预测方法论43二、数字基础设施能耗测算方法论44三、数字基础设施碳排放测算方法论45注释47图表目录11图3.12020-2030年中国5G产值规模预测13图3.22020-2035年中国数据量增长规模预测14 图3.32016~2035年中国云计算产值规模及预测14图3.42020~2035年中国5G基站增长情况17图3.55G基站能耗分布17图3.62020~2025年5G单站设备功耗发展趋势20图3.72016~2035年中国数据中心产值增长情况21图3.82016~2035年中国数据中心机架增长情况21图3.92020~2035年中国分地区数据中心机架数增长率24图4.12016~2020年中国清洁能源消费占能源消费总量的比重27图4.22020年中国不同类型电源累计装机量及占比27图4.32020年中国新增发电装机量占比27图4.42018~2023年中国储能新增规模预测31图4.52020年中国不同发电技术的平准化发电成本31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32图4.72019~2030年全球化学储能（四小时电站级）成本预测32图4.82020年全球不同地区PPA签署量35 表2.12020~2030年全球ICT产业能耗预测10表2.22015~2017年中国数据中心能耗规模分析10表3.1全国及各地区5G基站规模15表3.2全国4G基站发展情况16表3.3全国及客地区5G基站建设规划情况16表3.45G主用设备实测功耗17表3.55G主用设备典型功耗18表3.62020年全国及各地区5G基站能耗18表3.72020年全国及客地区电网排放因子18表3.82020年全国及各地区5G基站碳排放量19表3.9中国数据中心区域分布情况22表3.10数据中心能耗计算关键指标22表3.112020年全国及各地数据中心机架数23表3.122020年全国及客地区数据中心碳排放量23表3.132035年中国数据中心机架数区域分布系数24表4.1主要省份的“十四五”新能源装机规划28表4.2主要省份的新能源发电配置储能政策29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35表4.5可再生能源来购方式总结与对比36 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研究方法战，各国纷纷如加速向碳中和转型，其中数字化技术在助本报告主要采用文献研究和模型分析两种方法。第二章力全球应对气候变化进程中承担着重要的角色。数字化通过文献综合分析了数字化技术带助全社会实现减排的技术能够与电力、交通、工业制造与农业等重点排放行积极作用，以及数字基础设施自身面临的能耗和碳排放业实现深度融合，有效提升能源与资源的使用效率，实可题。第三章通过收集中国范围内的最新数据并建立效现生产效事与碳效率的双提升。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年与此同时，新冠疫情严重冲击了全球经济的运行模式与是中国远景目标纲要编制与建设数字中国的重要时间节人们的生活方式，让数字化经济生产与生活方式成为后点，我们尝试对2035年数字基础设施的能耗和碳排增接情时代的新常态。中国在“十四五”规划中明确指出长进行远期预测。第四童通过文献研究与专家访谈的方要加快数字化发展，推动数字经济和实体经济深度融合。式，提出了中国数字基础设施行业应用可再生能源的重可预见的是，大款据、云计算、5G、物联网、人工智能点路线。第五章在此基础上提出了相关政策与企业建议，将带来计算量和数据量的激增。为该行业迈向碳中和提供可行的解决方案。面临业务倍数级增长随之带来的能耗增加，依赖化石能主要发现源发电的款字基础设施正在面临产峻的碳排放挑战。在1.2030年，中国已全面实现顾达峰的情景下，数字基础设施的破排放仍将持续增长。对比需点排放行业如的背景下，数字基础设施作为数字经济发展的重要基座，钢铁、建材”、有色金属“等有望率先在2025年左如何实现绿色低膜的高质量发展尤其值得关注。后实现碳排放达峰并开始下降，数字基础设施的碳排“锁定效应”将成为中国实现碳达峰以及进一步碳中鉴于此，绿色和平与工业和信息化部电子第五研究所计和的重要挑战。量检测中心（广州费赛宝计量检测中心）共同编写（中国效字基建的脱嵌之路：效据中心与5G减碳潜力与挑战2035年，中国数据中心和5G总用电量约是2020年2020-2035）》，希望深讨中国数字基础设施的能耗的2.5~3倍，将达6,951~7820亿干瓦时，将占中和碳排放趋势，提升政策制定者及行业对于节能减排撰国全社会用电量5~7%。如何满足这部分新增电力战的认知，以助力数字基础设施行业尽早实现以100%需求将决定数字基础设施行业未来的二氧化碳排放可再生能源为目标的低碳转型，为款字经济整体迈向“碳是势。以中国能源低碳转型速度按照1.5°C和2°C中和”提供扎实的基础。目标推进为例，即2035年非化石电量上升至全国53~61%，到2035年中国数据中心和5G的二氧化顾研究对象排放总量将达2.3~3.1亿吨，约占中国二氧化碳排放本报告选取了新一代数字技术中占主要能耗的设施设备量的2~4%。同时，也相当于目前两个北京市的二为研究对象，一是作为数据传输驿站的5G基站，二是氧化碳排放。2035年数据中心的碳排放将比2020作为数据计算、储存场所的数据中心。需要明确的是年最高增长103%，5G的碳排放将高增长321%。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。 1.加强顶层设计，强化数字基础设施的绿色低碳导向，2.2020年，中国数据中心和5G用电量为2,011亿千瓦时，占中国全社会用电量2.7%。同时，它们的二氧化碳排放总量达1.2亿吨，相当于中国二氧化碳排放线图;量 1%°。2.完善数字基础设施产业使用可再生能源的考核体系，2020年，河北、江苏、北京、广东和浙江5个地区将双控目标与新建数据中心的审批改策挂钧，将数据的数据中心和5G基站二氧化碳排放超过全国数据中心可再生能源使用比例作为考核指标之一；中心和5G基站的一半(54%）。其中河北、江苏和北京均超过1,000万吨，分别为2,397万吨、1.3213.进一步完善数字基础设施产业使用可再生能源的市万吨和1.058万吨。在有条件的省市率先实现“碳场机制，促进产业与可再生能源的协同发展，扩大产达峰的背景下，数字基础设施碳排放的持续增长业参与可再生能源市场化交易的范围，并完善绿色电或将是各省市实现“碳达峰”目标的挑战因素。力证书机制；3.相较于对节能技术与指标的重视程度，数字基础设4.健全促进数字基础设施产业使用可再生能源的激励施产业整体仍未大规模应用可再生能源，但是已有机制，引导资本流向，并发挥公共资金对于绿色低碳少数企业开始向100%可再生能源转型。数字基础设施的播动作用。目前，数据中心和5G应用可再生能源的方式包括：投资建设分布式与大型集中式可再生能源项目、市主要企业行动建议场化采购可再生能源、以及认购绿色电力证书等。为发挥先进作用，实现负责任碳中和，建议数字基础大规模应用可再生能源可以从根本上带助数字基础设施企业从以下三个方面发力：设施行业和企业减少碳排放，应当作为迈向碳中和1.设立2030年前实现100%可再生能源目标，并进一的优先路径。步提出2030年前实现全范围（范围1、2、3）的碳中和目标；另外，在政策支持与成本不断下降的基础上，储能与可再生能源的结合潜力正在凸显。目前已有5G2.扩大企业可再生能源采购规模，积极与关键利益相或数据中心+光伏+筛能的商业项目，预计到2030关方沟通，助力市场化可再生能源来购机制的进年，储能成本相比2019年将下降49%，储能成本步突酸；的持续下降将进一步推动数字基础设施使用可再生能源。3.进一步提升能源信息披露，披露温室气体排放与用能信息。主要政策建议在中国迈向碳中和的道路上，实现数字基础设施产业的绿色高质量发展至关重要，亚需避免高碳基础设施投资带来的锁定效应以及捐浅资产的风险，以实现发展和环境的共赢。为促进数字基础设施产业向碳中和与100%可再生能源转型，建议相关部门从以下四个方面若手： 未来十载是中国加速数字化发展的重要阶段，在中国研究局限性由于数据获取渠道有限，本报告未能将以下领城纳入力争2030年前“碳达峰”的背景下，我们亟需了解与研究范围：应对数字基础设施的能耗和破排放增长方面存在的不1.智能终端设备，如手机、电脑、平板、智能穿戴等确定性或风险，包括：设备的碳排放；1.人工智能、量子计算、区块链技术等计算密集型应用的善及；2.数字基础设施在生产制造，以及建设过程中所涉及2.摩尔定律遭遇瓶颈，能效提升速度放缓。的原材料碳排放，如钢铁、水泥、金属等；上述这些因素使本报告对未来数据中心和5G的能耗及3.数字技术所催生的智能新需求与相应碳排放，如6G碳排放预测相对保守。为了更全面地评估数字技术与技术、自动驾驶、虚拟现实、数字货币等。基础设施产业全范睡、全生命周期的能耗与碳排放影响，我们将持续跟踪并拓展相关研究。@Greenpeace 数字基础设施减碳潜力的背景第二章：娄数宇技术与基础设施成为应对气候变化与碳中和的关键在后疫情时代，“数宇化”和“绿色化”成为全球经济复苏的主旋律。欧盟、德国、关国、中国等多国的经济刺激与复苏协同，让数字技术与基础设施最大化服务于中国的碳中和转型方案均指向数宇化技术与基础设施对于实现全球绿色经济增长垂需关注，尤其是数字基础设施是否会如传统基础设施一样产以及应对气候变化的重要性。生“锻定效应”并带来长期的生态环境和气候变化影响，垂需群证分析。数字化方面，在新基建、双追环、科技自立自强的战略驱动下，近年来中国数字化进程加速，数字经济逐步成为驱动中国经济一方面，数字技术与传统产业深度合将促进产业进行全方位增长的核心力量。2020年，全润数字经济总量规模和增长速度全链条的升级改造，减少能源与资源消耗，实现生产效率与碳居世界前列，规模达到39.2万亿元，占GDP比重为38.6%"。效率的双提升。绿色化方面，中国就应对气候变化提出新目标。2020年9另一方面，数字基础设施的蓬勃发展将带来能源需求与碳排放月，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辟的增长。近年来，云计算、大数据、5G、人工智能等数字技论上表示，中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排术由单点应用向连续协同演进，形成新的数字产业体系。这些放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中数字技术背后的数字基础扩张迅速，能源需求与碳排放问题备和“。2021年3月，“碳达峰、嵌中和”被首次写入“两会”受关注，减膜挑战不容忽视：为持续扩张的数字基础设跑制定政府工作报告“。事碳发展路径十分累迫。二、数字技术助力传统行业提升减碳潜力在接术创新视角下，数字技术发展持带来显著的减排效应。1.电力：智能电网和智能建筑可以提高能源效率，以及通过当数字技术与重点行业不断渗透融合，数字技术可以有效促供给侧与需求侧管理，实现能源本地化，提升可再生能源进经济增长与碳排增长脱钩，主要体现在三个方面：一是技利用率；术进步本身带来的能效提升，5G技术的单位数据传输能