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5月29日，首屆“東數(shù)西算”粵港澳大灣區(qū)（廣東）算力產(chǎn)業(yè)大會在韶關(guān)舉辦。

南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長、澳大利亞國家工程院外籍院士劉科在大會現(xiàn)場表示，飛速增加的數(shù)據(jù)中心帶來了飛速增加的能源消耗，截至2020年底，中國數(shù)據(jù)中心耗電量已經(jīng)突破2000億千瓦時，能耗占全國總用電量的2.7%，預(yù)計2022年耗電量將達到2700億千瓦時。

劉科稱，數(shù)據(jù)中心用能存在高碳排、重污染的情況。因此他認為，數(shù)據(jù)中心的碳中和之路應(yīng)注重能源側(cè)減碳。

如何做到能源側(cè)減碳？劉科認為，重構(gòu)供電，提高清潔能源的利用占比是途徑之一，但風(fēng)能和太陽能的不穩(wěn)定性阻礙著數(shù)據(jù)中心的綠色化進程。

那么，通過鋰電池儲能是否可以解決風(fēng)能和太陽能不穩(wěn)定的問題？劉科展示的PPT顯示，電動車數(shù)量增加，使得鋰電池原材料（價格）飛漲，極大提升了數(shù)據(jù)中心的建造成本，靠鋰電池儲能解決數(shù)據(jù)中心的電力重構(gòu)存在挑戰(zhàn)。

劉科認為，綠色甲醇可作為大數(shù)據(jù)碳中和之路的選擇之一。

全國數(shù)據(jù)中心能耗規(guī)模約等于兩個三峽電站發(fā)電量

數(shù)量飛速增加的數(shù)據(jù)中心，正在帶來飛速增加的能源消耗。

在“算力賦能制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”分論壇上，劉科表示，截至2020年底，中國已擁有在用的數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模超300萬架，（年）耗電量突破2000億千瓦時，能耗占全國總用電量的2.7%。

據(jù)劉科預(yù)測，到2030年數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模將增加1倍～2倍，能源消耗量翻一番，將占全國總用電量4%以上。

劉科提供的數(shù)據(jù)顯示，2016年中國數(shù)據(jù)規(guī)模為4000ZB（1ZB=1024TB），到了2020年，這一數(shù)字已經(jīng)達到6.4萬ZB，預(yù)計2022年達到12.8萬ZB，2030年達到409.6萬ZB。

可以看到，無論是全國數(shù)據(jù)規(guī)模還是數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模，都將在未來幾年有明顯提升，而與之對應(yīng)的是數(shù)據(jù)中心耗電量迅速增長。

據(jù)劉科展示的數(shù)據(jù)，2020年中國數(shù)據(jù)中心耗電量為2045億千瓦時，預(yù)計2022年將達到2700億千瓦時，到2030年達到4000億千瓦時。



據(jù)新華社報道，截至2020年12月31日24時，在確保三峽工程全面發(fā)揮防洪、航運、水資源利用等綜合效益的前提下，三峽電站2020年全年累計生產(chǎn)清潔電能1118億千瓦時。這也意味著，當(dāng)年我國數(shù)據(jù)中心的耗電量幾乎相當(dāng)于兩個三峽電站的發(fā)電量。

在耗電量不斷增長的背景下，數(shù)據(jù)中心用能的高碳排、重污染等問題也進一步凸顯。劉科介紹說，數(shù)據(jù)中心的主要供電源為市電，總體來講，約70%市電來源于燃煤發(fā)電，“所以布局大數(shù)據(jù)中心最好（選擇）像韶關(guān)這樣可再生能源比較多的地方。”

除此之外，數(shù)據(jù)中心一般會有柴油發(fā)電機系統(tǒng)、不間斷電源（UPS）系統(tǒng)等。劉科表示，柴油機投資約占數(shù)據(jù)中心總投資的10%，存在以下問題：機組噪音大，平均100分貝；SOx、Nox排放高，尾氣處理貴；柴油儲運消防規(guī)格高；人力和安環(huán)投入成本大。

因此劉科認為，從整個大數(shù)據(jù)中心的碳中和來講，應(yīng)該注重能源側(cè)減碳。其中一條途徑是重構(gòu)供電，提高清潔能源的利用占比。

清潔能源不穩(wěn)定，鋰電儲能和氫氣存痛點

從價格端來看，清潔能源已經(jīng)擁有了一定的“性價比”。劉科表示，目前光伏上網(wǎng)電價可以低至0.148元/kWh，沙特光伏成本甚至低至0.07元/kWh。

但劉科認為，太陽能再便宜，只有約20%的發(fā)電時間，“沒有風(fēng)、沒有太陽時怎么辦？這是整個清潔能源實現(xiàn)碳中和的最大挑戰(zhàn)”。

如何解決風(fēng)能和太陽能的不穩(wěn)定性？劉科展示的數(shù)據(jù)顯示，中國風(fēng)能、太陽能增量巨大，但總發(fā)電量只相當(dāng)于約1.92億噸標煤的發(fā)電量，只占中國煤電發(fā)電量的約12.5%，儲能限制了其發(fā)展。

未來，能否靠鋰電池儲能解決數(shù)據(jù)中心的電力重構(gòu)問題呢？劉科認為這存在挑戰(zhàn)。他表示，即使全世界的汽車都改為電動車，儲的電只相當(dāng)于電網(wǎng)約16%。

劉科展示的PPT也顯示，電動車數(shù)量增加使得鋰電池原材料（價格）飛漲，極大提升了數(shù)據(jù)中心的建造成本。今年3月的鈷價約為2020年的2.6倍，鋰價約為2020年的5.6倍。同時鋰、鈷、鎳資源稀缺、成本高，我國80%的鈷以及70%的鋰、鎳資源都依賴進口。

那么，氫氣能否承擔(dān)上述重任呢？劉科表示，氫氣存在儲氫運氫成本高、安全隱患大、加氫站占地面積大基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂等問題。

“西方大概上世紀90年代中期到2008年前后花了百億美元做氫，沒有推廣的核心原因是氫氣不適合于做人類的液體（能源）載體。”劉科說。

那么，什么技術(shù)在未來有希望成為破局方向呢？

劉科認為，基于可再生能源的綠色甲醇技術(shù)是比較現(xiàn)實的碳中和路徑。在碳稅（針對二氧化碳排放所征收的稅）來臨后，綠色甲醇在成本等方面都具有優(yōu)勢。



據(jù)了解，綠色甲醇是通過綠電進行電解水制氫、制氧，結(jié)合生物質(zhì)/城市垃圾/水煤漿等進行氣化，然后通過甲醇合成得到的物質(zhì)。

劉科認為，甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體，1L甲醇的產(chǎn)氫量是1L液氫的2倍。綠色甲醇是出色的氫能載體，可作為數(shù)據(jù)中心碳中和之路的選擇之一。

原標題：全國數(shù)據(jù)中心能耗達兩個三峽電站 南方科技大學(xué)劉科：靠鋰電池儲能解決存在挑戰(zhàn)