預(yù)見未來，2030 年IT行業(yè)能源消耗和碳足跡何去何從

　　中國北京，2021年8月19日——疫情期間的數(shù)字化轉(zhuǎn)型見證了互聯(lián)網(wǎng)流量的迅速上升，與此同時，IT行業(yè)如何滿足世界近乎永無止境的數(shù)字化需求，這也會對整個社會產(chǎn)生廣泛影響。隨著新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)資源存儲、計算和應(yīng)用需求大幅提升，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正加速與網(wǎng)絡(luò)、云計算融合發(fā)展，加快向新型數(shù)據(jù)中心演進。為統(tǒng)籌推進新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展，構(gòu)建以新型數(shù)據(jù)中心為核心的智能算力生態(tài)體系，發(fā)揮對數(shù)字經(jīng)濟的賦能和驅(qū)動作用，工業(yè)和信息化部近期制定了《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》，明確用3年時間，基本形成布局合理、技術(shù)先進、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟增長相適應(yīng)的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。

　　新型數(shù)據(jù)中心具有高技術(shù)、高算力、高能效、高安全特征。為實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展行動這一重點任務(wù)，計劃指出，到2021年底新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下，到2023年底進一步降低到1.3以下，是新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要目標之一。為響應(yīng)IT行業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟對綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的需要，如今能源和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的進步可謂前所未有，盛況空前。但在新十年和風(fēng)云變幻的新時代環(huán)境下，這種發(fā)展勢頭將如何持續(xù)?

　　近日，全球能源管理與自動化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家施耐德電氣發(fā)布名為《數(shù)字經(jīng)濟與氣候影響》的白皮書，對2030年IT行業(yè)能源消耗和碳足跡進行全面預(yù)測。施耐德電氣全球可持續(xù)發(fā)展研究院力求深入了解當(dāng)前的趨勢以及如何才能與時俱進，順勢而動，同時預(yù)見未來的變化。在本白皮書中，我們從電力消耗角度探討信息技術(shù)興起帶來的一些主要風(fēng)險，細致地預(yù)測了2030年的IT電力消耗狀況，并得出結(jié)論：雖然我們知道未來的數(shù)字經(jīng)濟將需要更多能源——一些觀察家對此表示相當(dāng)擔(dān)憂——但我們也發(fā)現(xiàn)，IT技術(shù)的不斷發(fā)展進步以及IT行業(yè)對清潔能源的快速采納可能會遏制其氣候影響。

　　數(shù)字化勢不可擋，2030年IT行業(yè)的電力需求將增長50%

　　數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。在房地產(chǎn)領(lǐng)域，越來越多的住宅和商業(yè)樓宇安裝了智能設(shè)備和智慧能源管理系統(tǒng)。在工業(yè)領(lǐng)域，自動化、先進的機器人和3D打印技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。在交通運輸領(lǐng)域，自動化、互聯(lián)互通、電力和共享(ACES)交通之間開始出現(xiàn)混合交叉。為明確這些數(shù)字化智能應(yīng)用在未來如何獲得電力供應(yīng)，施耐德電氣開展了一次研究和建模活動，來預(yù)測到2030年維持IT行業(yè)的發(fā)展勢頭所需的電量。該研究詳細闡述了未來十年IT行業(yè)的電力消耗預(yù)測，涵蓋數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和存儲容量、固網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)需求、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和制造，同時考慮了需求和效率的變化。通過對服務(wù)需求的演變進行了細致入微的考察，施耐德電氣預(yù)測，到2030年，IT行業(yè)的電力需求將增長50%，達到3,200Twh，相當(dāng)于在未來十年復(fù)合年增長率(CAGR)達到5%。這一增幅與對當(dāng)前建筑物空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)測接近，是交通電氣化的兩倍。

　　從2015年到2020年，所有行業(yè)都實現(xiàn)了顯著的效率提升，將復(fù)合年增長率(CAGR)限制在2%。這在數(shù)據(jù)中心(計算、存儲、PUE等)和移動網(wǎng)絡(luò)(轉(zhuǎn)為4G)領(lǐng)域尤為明顯。然而，固網(wǎng)(承載大部分IP流量)的效率提升略低。到2030年，預(yù)計75%的增長來自數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)，特別是計算實例(以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用和人工智能的數(shù)據(jù)存儲)和移動通信(包括升級到5G)的高速增長。設(shè)備制造和使用占2015年該行業(yè)總能源需求的70%左右，預(yù)計到2030年其份額將下降至50%左右，對整體需求增長的貢獻很小。事實上，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在所有行業(yè)領(lǐng)域的滲透抵消了傳統(tǒng)設(shè)備能源需求的相對下降。因此，2030年的增長實際上將來源于IP流量的加速，尤其是移動網(wǎng)絡(luò)流量。同時，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，帶來數(shù)據(jù)中心的計算和存儲需求的急劇增加。

　　IT行業(yè)電力需求增長，但對碳排放的影響有限

　　施耐德電氣的統(tǒng)計顯示，IT行業(yè)的電力需求將顯著增長。然而，到2030年，IT行業(yè)仍僅占總電力需求的10%，比目前的份額略有增加(大約為8%)。由于IT能源需求基本上以電力為主，其增長對碳排放的影響主要與發(fā)電的碳強度有關(guān)。根據(jù)施耐德電氣的研究模型，IT行業(yè)電力需求所產(chǎn)生的排放量將增加26%左右。從絕對值來看，這意味著將從2020年的0.95GtCO2/年左右增長到2030年的1.2GtCO2/年，或增加近0.3GtCO2/年，這相當(dāng)于能源相關(guān)的二氧化碳排放總量增加0.5pt，到2030年占總量的3.4%。

　　然而，IT行業(yè)的這種額外環(huán)境影響在現(xiàn)實中可能要低得多，因為大多數(shù)運營數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的大型企業(yè)已經(jīng)公開承諾在未來十年內(nèi)迅速實現(xiàn)運營脫碳，這是目前的預(yù)測很少考慮到的一個關(guān)鍵因素。2020年，亞馬遜、AT&T、谷歌、微軟、Orange和Verizon和其他許多公司紛紛做出以上承諾。根據(jù)這些承諾，到2030年全球數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)運營將實現(xiàn)保守的50%脫碳率，從而使二氧化碳排放穩(wěn)定在能源相關(guān)總排放量的3%以下，或0.9GtCO2/年(絕對值)。所有這一切意味著，盡管在全球，與IT相關(guān)的電力需求顯著增加，但相關(guān)的環(huán)境影響可能比人們擔(dān)心的要小得多。

　　明確方向，數(shù)字技術(shù)是降低碳排放的有利工具

　　數(shù)字技術(shù)還有助于減少總體能源需求。如今IT服務(wù)的蓬勃發(fā)展主要得益于社交網(wǎng)絡(luò)和視頻流，而與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的服務(wù)則可以在整個能源系統(tǒng)中實現(xiàn)系統(tǒng)效率。當(dāng)前，與業(yè)務(wù)相關(guān)的交互僅占互聯(lián)網(wǎng)總流量的20%，據(jù)思科報道，機器對機器(M2M)連接仍不到其中的5%。換言之，B2C應(yīng)用在IT服務(wù)中占最大份額，并且在2030年之前構(gòu)成增長的絕大部分，而B2B應(yīng)用(主要側(cè)重于物質(zhì)減量化和效率)，尤其是M2M連接，只占很小的份額。

　　M2M的廣泛部署所帶來的節(jié)能潛力已受到各方關(guān)注。國際能源署在2017年發(fā)布的《數(shù)字化和能源》報告詳細闡述了數(shù)字化帶來的效率優(yōu)勢，指出貨運公路運輸?shù)哪茉葱枨笥型��?jié)省高達25%。如將改造率考慮在內(nèi)，得益于智能控制系統(tǒng)的使用，到2040年，數(shù)字化可以使建筑物平均節(jié)能10%。同樣，工業(yè)領(lǐng)域?qū)��?shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以為各個行業(yè)節(jié)省6%到12%的成本�？傮w來說，M2M應(yīng)用的效率優(yōu)勢可能推動總體能源需求的潛在下降，從而減少碳排放。

　　施耐德電氣的分析消除了過去人們對數(shù)字技術(shù)導(dǎo)致排放“失控”增長的擔(dān)憂，然而，這并不是說我們什么都不需要做，恰恰相反!要減緩IT行業(yè)二氧化碳排放量的增加，需要我們在元件和系統(tǒng)層面不斷努力提高IT和能源效率，減少業(yè)務(wù)運營排放和隱含排放(制造)。我們也需要特別關(guān)注邊緣計算的興起，因為從PUE的角度來看，傳統(tǒng)上這些系統(tǒng)的效率通常低于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。

　　IT行業(yè)還涵蓋廣泛的服務(wù)，其中B2C應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位。M2M連接占總數(shù)的5%，雖然僅僅是全球需求的一小部分，但其增長速度很快。該報告發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有可能大幅度遏制建筑、工業(yè)和交通等各種相鄰行業(yè)的能源需求和相關(guān)碳排放。因此，在考察2030年和2050年的整體脫碳路線時，他們的加速部署是顯而易見的，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮。

　　作為一家引領(lǐng)可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)，施耐德電氣有責(zé)任通過減少能源消耗和二氧化碳排放做出積極貢獻，在確保企業(yè)盈利的同時推動社會進步。因此，施耐德電氣制定了與聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標一致的2021-2025年施耐德電氣可持續(xù)發(fā)展影響指數(shù)(SSI)計劃，提出了宏大的目標;我們的技術(shù)將在確保業(yè)務(wù)增長的同時，讓每個人都能獲得能源，并為我們的地球開創(chuàng)一個無碳未來。我們的氣候承諾旨在最大限度減少客戶和施耐德電氣公司的碳排放。對施耐德電氣而言，這意味著到2025年我們將實現(xiàn)公司運營層面碳中和，到2030年實現(xiàn)業(yè)務(wù)運營的凈零碳排放，到2050年實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈端到端凈零碳排放。

　　《數(shù)字經(jīng)濟與氣候影響》白皮書，是施耐德電氣基于豐富的行業(yè)觀察和實踐經(jīng)驗而得出的結(jié)論，其發(fā)布為實現(xiàn)全球數(shù)字經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展目標提供了清晰的思路和方向，也將為IT行業(yè)的企業(yè)及從業(yè)人員帶來更多能源管理、數(shù)字創(chuàng)新、氣候行動、目標設(shè)定和信心以及新的融資機制領(lǐng)域的最新趨勢預(yù)測和洞見。

　　施耐德電氣在IT行業(yè)特別是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域已深耕數(shù)十年，有著領(lǐng)先的洞察與實踐，并一直在創(chuàng)新中求發(fā)展。在為用戶提供高品質(zhì)、低能耗、安全可靠的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品及解決方案的同時，施耐德電氣也傾盡全力，為業(yè)內(nèi)人士盡可能提供更多知識共享的平臺和機遇。施耐德電氣持續(xù)通過SE.com和APC.com網(wǎng)站免費提供白皮書和工具，與業(yè)界分享有益的見解，當(dāng)前共有200多份白皮書可供選擇。