当前数据中心节能降碳所面临的四大挑战分别是：

问题：大量的建设需求和日趋严格的地方政策限制以及供给减少带来的挑战。

风险：直接导致新建数据中心无法通过能评、无法拿到政府合法批文进行下一步的数据中心建设。

问题：客户业务复杂性所带来的技术架构和节能方案的选择难度增大。

风险：直接导致数据中心建设成本升高、投资亏损或因为能效不达标而引发的高额罚款或被迫整改工作。

问题：外部电力资源利用效率低。

风险：直接导致数据中心的得电率低、出柜率低。

问题：IT设备算力的提高带来的单机柜功率密度不断增加。

风险：直接导致数据中心内部热点难以消除，使得较严重的宕机风险不断增高。

对于数据中心运营者来说，要不断提升技术能力，充分研究、合理应用系列先进的可落地的节能减排技术，从而最大限度地实现数据中心绿色、低碳、节能的运行，为未来数据中心实现“碳中和”的最终目标打下坚实的基础。

01

整体节能技术

● 全预制模块化数据中心技术

预制模块化数据中心采用全栈建设理念，融合数据中心土建工程及机电工程，功能区域采用全模块化设计，结构系统、供配电系统、暖通系统、管理系统、消防系统、照明系统、防雷接地、综合布线等子系统预集成于预制模块内，所有预制模块在工厂预制、预调测，同步现场站点进行地基土建建设。交付过程，预制功能模块从工厂运输到站点现场，无需进行大规模土建，只需要进行简单吊装、实现快速建设及部署，相比传统方式上线时间提前50%。

● 高可靠性和高可用性保障的低PUE整体架构技术

技术方案在高可靠性和高可用性的基础上实现可落地交付性和适用可行性。供配电系统采用模块化预制化设计、密集母线、集中补偿、新能效1级变压器、高频UPS、融合型智能电力模组。制冷系统充分利用自然冷源、冷热通道隔离、全变频氟泵、独立加湿机和除湿机以及AI智能制冷等技术。

02

数据中心电气节能技术

UPS智能在线模式

UPS智能在线是指在满足GB/T 7260.3（IEC62040-3）中规定电网输入条件下，UPS可以从VFI模式0ms切换到VFD/VI模式，并可以根据负载情况在VFD和VI模式之间实现0ms切换。当电网条件不满足标准规定的电网输入条件下，UPS可以从VFD/VI模式 0ms切换至VFI模式。

高效UPS

高效UPS双变换效率最大可达到97%（R载），使用超高效UPS（97%效率）比普通UPS（94%效率）生命周期可减少二氧化碳排放。

固态变压器

电力电子变压器是一种通过电力电子技术实现能量传递和电力变换的新型变压器，电力电子变压器的本质是通过电力电子器件将电能高频化，以减小变压器体积和成本，同时实现了能量的交流直流可控。

电力模块技术

电力模块是一种包含变压器、低压配电柜、无功补偿、UPS及馈线柜、柜间铜排和监控系统的一体化集成、安全可靠的全新一代供配电产品，输入为三相无中线+PE的10kV、50Hz的交流电源，输出为380V三相四线+PE交流输出。节省机房占地面积、提升供配电系统效率、安装省时省力、提升供电系统的整体可靠性。

自备电温控技术

温控自备电技术是通过设备内部集成备电功能，从而可以取消动力设备前端集中UPS和电池，简化温控动力设备供电链路，提高供电效率。在设备内部集成备电功能后，可以完全实现设备内风机、压缩机、水泵供电不间断，真正意义上做到连续制冷。

供配电系统全功率链融合型智能电力模组技术

供配电系统全功率链融合型智能电力模组技术是一种集成化系统级方案，供配电全功率链设备可做到工厂预制、系统联调，与现场应用环境解耦，使得现场工程安装部署工作大大简化，实现了高质量、高标准的快速交付，具有极简、快速、可靠、节地、美观以及节能等多方面技术优势，支持超高效率的UPS或HVDC产品集成，方便实现供配电系统预防性维护。

03

数据中心制冷节能技术

高温冷冻水空调技术

高温冷冻水空调系统由机房内空调末端和机房外部制冷机组组成，机房外部制冷机组分风冷冷冻水系统与水冷冷冻水系统。高温冷冻水空调通过提升冷冻水温度，可有效提升制冷运行效率，降低运行PUE和OPEX，减少碳排量。

氟泵技术

氟泵系统代替传统的压缩机机械制冷系统进行制冷，可以有效的节能降耗，实现碳排放的减少。搭载氟泵技术的制冷循环系统，在室外低温的工况时不需要压缩机压缩气态制冷剂以达到所需的冷凝压力，此时采用氟泵就可克服系统阻力，驱动整个制冷循环。在过渡季节，采用氟泵技术的混合模式提升了冷凝器后的液态制冷剂压力，从而在相同的电子膨胀阀开度的情况下，提升蒸发压力，减少压缩机做功，从而达到节能效果。

多联空调技术

数据中心领域多联系统组成：压缩机、油分、冷凝器、蒸发器、节流装置、气分及管路组成，其中室外机模块之间、室内机模块之间采用分歧管进行并联连接，保证模块间冷媒分配均匀，也可采用环网管道将内外机模块进行连接。制冷模式下，可以根据动力系统分为纯压缩机模式、氟泵模式、混合模式三种。

相变蓄冷技术

相变蓄冷是利用材料在不同物态转换过程中的热力学状态变化，实现冷量的存储与释放。夜间环境温度较低，开启冷水机组机械冷却模式，同时启动相变蓄冷（边供冷边蓄冷）。白天环境温度升高，在高峰时段冷水机组关闭，启动蓄冷模式放冷，达到节能运行的目的。

冷板式液冷技术

冷板式液冷技术利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。在该技术中，工作液体与被冷却对象分离，工作液体不与电子器件直接接触，而是通过液冷板等高效热传导部件将被冷却对象的热量传递到冷媒中。由于液体比空气的比热大，散热速度远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。该技术可有效解决高密度服务器的散热问题，降低冷却系统能耗而且降低噪声。

浸没式液冷技术

数据中心浸没式液冷技术根据冷却液换热过程中是否发生相变可分为单相浸没式液冷与两相浸没式液。数据中心浸没式液冷技术的能耗主要来源于促使液体循环的泵和室外冷却设备。由于浸没式液冷的室外侧通常是高温水，其室外冷却设备往往可以利用自然冷源且不受选址区域的限制，从而起到节能减排的目的。

间接蒸发冷却技术

间接蒸发冷却技术是指利用干湿球温度差，通过非接触式换热器将直接蒸发冷却得到的湿空气冷量传递给需要处理的热空气从而实现等湿降温的过程。间接蒸发冷却系统由单体大冷量的间接蒸发冷设备直接对数据中心进行制冷，其冷量来自于室外低温空气；当室外气温较高时，通过蒸发喷淋或压缩机机械制冷辅助，全年运行时其具备三种运行模式：干工况、湿工况和混合工况。

预制式全变频及全时自然冷的无水极致节能氟泵技术

预制式全变频及全时自然冷技术是以风冷全变频风冷氟泵精密空调系统为基础，通过实时的全自动控制实现对室外自然冷源的实时、充分利用，全面满足数据中心制冷系统的低初投资、低运行成本、运维简便、高可靠性、快速交付等核心需求。可以跟随室外气候环境温度的变化实现全自动调节，实现最佳匹配节能，并且全程不需要任何水处理，大大降低了维护的工作量。在不同室外气候环境温度下，空调机组运行具备全变频压缩机模式、部分混合模式和完全经济运行模式等三种自动切换的运行模式。

AI节能自控技术

数据中心AI节能自控技术，机器学习精准节能，采用AI挖掘和分析更多数据去适应数据中心复杂情况，从而实现稳定控制温度、消除局部热点、降低PUE等功能，缩小实际能效与设计能效的 差距，起到辅助优化作用。

相变冷却技术

相变冷却技术将无油概念引入到制冷循环系统，实现极致逆卡诺循环，相较传统冷冻水系统能效大幅提升。

04

数据中心资源回收技术

污水回收技术

将排污废水经过超滤、脱盐等处理，产出符合要求的冷却水，再进入数据中心内制冷系统循环利用，大幅度提高水资源的循环使用效率。

老旧设备替代

旧设备能耗远远高于同类新设备，技术上也不能满足软件化、智能化发展需要，技术持续迭代推动的产品更新换代加速，加快数据中心的升级改造，提高整体能效。

热回收技术

数据中心内大量的电能最终是以服务器发热的形式损耗掉，大量的热源浪费是节能减排的巨大浪费，将数据中心巨大的热量输送给有需要的场地，即可以帮助整个社会节能减排，还能减少数据中心的能源消耗一举两得。

冷却蒸发水回收

水冷型的数据中心每天都需要蒸发掉大量的水，可考虑进行冷却蒸发水的回收，同样是目前比较绿色的措施。

电子脉冲节水

采用电子脉冲除垢技术，无须再添加化学药剂进入水系统中，还能提高水处理的效率，也是很好的减排措施。

废旧设备处理

妥善处理数据中心内淘汰的各类废弃物，加强固体废物、危险废物管理，防止其在贮存、处置过程中造成二次污染。

05

其他节能技术

智能照明系统

采用智能照明系统，做到人走灯灭，尽可能降低人为的用电损耗。

光伏发电

随着光伏技术发展、以及政府支持清洁能源发展的政策不断落地，光伏发电的成本在不断降低。随着广泛的运用，带来的节能减排效果显而易见。数据中心可以利用屋面、园区空闲面积建立光伏发电站，推动降低数据中心碳排放量。

IT服务器节能减排的技术

数据中心总能耗是指维持数据中心正常运行的所有耗电，包括IT设备、制冷设备、供配电系统和其他设施的耗电的总和。在保证IT设备算力、稳定性的同时，降低IT设备的能耗，未来IT设备从多个方面进行优化。

量子计算机

量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备，在已经有提出速算的量子算法情况下运算速度比传统计算机快数亿倍，量子计算对传统计算作了极大的扩充，其最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机的处理器虽然自身功耗很小，只有不到1微瓦，但由于需要工作在绝对零度温度附近，因此制冷系统的功耗巨大。尽管如此，量子计算机的单位能耗提供的计算能力仍大幅优于传统计算机，会以更低的碳排放提供更高的算力。

专有处理器芯片

推出适合于AI和云计算业务的专有处理器芯片，以代替现有的CPU和GPU架构。在云计算市场，使得CPU的核能全部释放出来用于计算，能释放更多有效计算性能，有明显的性能与能耗优势。解决数据中心多节点服务器互联效率

问题，提升节点间的通讯效率，降低TCP/IP时延，从而达到降低流量的功耗和成本。

多系统协同

数据中心通过CPU等核心器件定制，服务器系统架构设计，动力环境基础设施高效化，运营运维智能化，实现数据中心服务器集群，暖通空调系统，供电系统的全系统协同节能降耗。在同等算力情况下，数据中心整体节能可达到达65%。逐步实现数据中心全系统数字化建模，全生命周期智能统筹联动，根据算力需求直接控制能量输入。

碳捕获利用封存

碳捕集与封存，又称为碳封存或碳收集及储存等（简称CCS），是指收集从点源污染（如火力发电厂）产生的二氧化碳，将它们运输至储存地点并长期与空气隔离的技术过程。此项技术的主要目的是防止在发电过程中或其他行业使用化石燃料而释放大量二氧化碳至大气层，同时是一种潜在手段以减轻因为使用化石燃料时所释出的排放物而造成的全球暖化及海洋酸化。

生物能源与碳捕获和储存

生物能源与碳捕获和储存（BECCS）是一种温室气体减排技术，结合了碳捕获和储存和生物质的使用，能够创造负碳排放。以生物质能源捕获二氧化碳能够有效地从大气中清除二氧化碳。碳捕获和储存（CCS）这个技术能够拦截二氧化碳释放到大气中，并把它重定向到地质储存地点。

氢燃料电池

利用氢燃料电池代替柴油发电机进行发电的应用，实现真正意义上的零碳排放，配合UPS不间断电源和后备锂电池对数据中心进行现场供电。

文章来源：CDCC《零碳中国·数据中心》

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