中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日前，微軟宣布以687億美元現(xiàn)金收購(gòu)動(dòng)視暴雪，微軟CEO甚至稱“為了元宇宙，這都值得！”，讓“元宇宙”再次成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
自2021年年底以來(lái)，元宇宙概念便一直被資本市場(chǎng)熱炒，各行業(yè)也爭(zhēng)相與之掛鉤，理想汽車關(guān)聯(lián)公司申請(qǐng)注冊(cè)多個(gè)“元宇宙”商標(biāo)。國(guó)內(nèi)多地也開(kāi)始布局元宇宙，上海將其寫入了電子信息產(chǎn)業(yè)“十四五”規(guī)劃。
元宇宙看似“勢(shì)不可擋”，但只要一個(gè)因素就能讓它“癱瘓”——斷電。
數(shù)據(jù)中心能耗接近湖南年用電量
“元宇宙”是什么？清華大學(xué)新媒體研究中心執(zhí)行主任沈陽(yáng)在接受新華網(wǎng)采訪時(shí)表示，元宇宙是整合5G、6G、人工智能、大數(shù)據(jù)等多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實(shí)相融互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界的鏡像，用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和AR、VR等技術(shù)進(jìn)行游戲、社交等沉浸式體驗(yàn)。
新穎的元宇宙概念，建立在高速發(fā)展的信息化技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上。據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《2021年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2021年中國(guó)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)收入2225億元，同比增長(zhǎng)27.8%。其中，數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比上年分別增長(zhǎng)18.4%、91.5%和35.5%。中國(guó)信通院《中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書(shū)》顯示，2020年，全國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到了39.2萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)9.7%，占GDP比重達(dá)38.6%。
從數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C(jī)交互，元宇宙運(yùn)行的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要消耗能源。而其核心設(shè)備——5G基站和數(shù)據(jù)中心的高耗能問(wèn)題更是不容小覷。
國(guó)際上對(duì)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的能耗研究主要圍繞信息通信（ICT）產(chǎn)業(yè)展開(kāi)，包括數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)與終端設(shè)備。華為技術(shù)研究院（Huawei Technologies）瑞典研發(fā)中心的研究顯示，2020年全球ICT產(chǎn)業(yè)的能耗約為20000億千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2030年最高將增長(zhǎng)61%至32180億千瓦時(shí)。而據(jù)enerdata的數(shù)據(jù)，2020年全球電力消費(fèi)量為201760億千瓦時(shí)。據(jù)此計(jì)算，2020年全球ICT能耗約占全球用電量的9.91%，接近美國(guó)2020年用電量的一半。
中國(guó)鐵塔研究院院長(zhǎng)竇笠曾表示，5G功耗是4G的2到3倍。工信部電子第五研究所計(jì)量檢測(cè)中心、國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究與國(guó)際合作中心等機(jī)構(gòu)根據(jù)各地公布的數(shù)據(jù)展開(kāi)研究發(fā)現(xiàn)，2020年全國(guó)5G基站（宏基站）已建成約85.7萬(wàn)個(gè)，假設(shè)這些基站全部開(kāi)通且不間斷運(yùn)行，2020年的能耗約為504億千瓦時(shí)，相當(dāng)于天津市2021年的總用電量。
據(jù)《2021年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2021年全國(guó)移動(dòng)通信基站總數(shù)達(dá)996萬(wàn)個(gè)，其中5G基站為142.5萬(wàn)個(gè)。假設(shè)5G基站功耗沒(méi)有下降，2021年全國(guó)5G基站耗電量會(huì)比上一年高出約333億千瓦時(shí)，增速超過(guò)60%。
作為傳遞、加速、展示、計(jì)算、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的設(shè)備，數(shù)據(jù)中心是元宇宙的“心臟”，“漏跳一拍”甚至?xí)斐稍钪姘c瘓。因此，為維持其“持續(xù)跳動(dòng)”，必須源源不斷地“供血”——供應(yīng)電力。
生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院蔣洪強(qiáng)、李勃、張偉等日前在《中國(guó)環(huán)境報(bào)》撰文提到，以功率2.5千瓦為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，2021年全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)到543.6萬(wàn)架，較2020年增加27%；全國(guó)數(shù)據(jù)中心能源消耗達(dá)到2166億千瓦時(shí)，較2020年增加44%，能耗增速高于數(shù)據(jù)中心機(jī)架增長(zhǎng)速度。
這一能耗量是什么概念？2021年，全國(guó)全社會(huì)用電量達(dá)83128億千瓦時(shí)。以此計(jì)算，2021年全國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗約占全年總用電量2.6%，也相當(dāng)于2021年湖南全省的用電量（2155億千瓦時(shí)）。
蔣洪強(qiáng)等人預(yù)測(cè)，2025年全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模將達(dá)759萬(wàn)架，較2021年增長(zhǎng)40%，能源消耗總量達(dá)3500億千瓦時(shí)，約占全社會(huì)用電量的4%。對(duì)于5G基站，工信部電子第五研究所計(jì)量檢測(cè)中心等機(jī)構(gòu)的研究預(yù)測(cè)，2025年全國(guó)5G基站將達(dá)到約800萬(wàn)個(gè)，單站設(shè)備功耗約為2.37千瓦。以此估算，2025年全國(guó)5G基站耗電量約為1660億千瓦時(shí)。
高耗能伴隨著高排放
當(dāng)下，全球數(shù)字轉(zhuǎn)型與能源轉(zhuǎn)型同步進(jìn)行。在全球氣候危機(jī)下，各國(guó)正加速由化石能源轉(zhuǎn)向清潔可再生能源。在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張迅速、能耗巨大的趨勢(shì)下，其碳排放問(wèn)題也備受關(guān)注。
據(jù)介紹，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的碳排放主要來(lái)源于三個(gè)方面，包括設(shè)備生產(chǎn)制造與建設(shè)、設(shè)備運(yùn)行和其刺激產(chǎn)生的新消費(fèi)需求。其中，設(shè)備運(yùn)行的耗能與碳排放占據(jù)大頭。
據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展倡議組織《SMARTer 2030報(bào)告》，2020年全球ICT行業(yè)碳排放占全球碳排放的2.3%。中國(guó)信通院《數(shù)字碳中和白皮書(shū)》顯示，據(jù)估算，2012年我國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)碳排放量約為8225萬(wàn)噸，占全國(guó)碳排放總量的1.18%；2017年約為13761萬(wàn)噸，占比為1.48%。
在中國(guó)努力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的背景下，5G、數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施面臨著嚴(yán)峻的能耗和碳排放挑戰(zhàn)。
工信部電子第五研究所計(jì)量檢測(cè)中心等機(jī)構(gòu)指出，2020年全國(guó)5G基站排放量高達(dá)2799萬(wàn)噸。相比之下，數(shù)據(jù)中心耗能更多，碳排放量也更大。生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院蔣洪強(qiáng)等人指出，2021年全國(guó)數(shù)據(jù)中心碳排放量約為1.35億噸，較2020年增加3915萬(wàn)噸，占全國(guó)碳排放量的1.14%左右。到2025年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心碳排放量預(yù)計(jì)為2.1億噸，較2021年增加54%，占全國(guó)碳排放量的比例接近2%。
中國(guó)信通院認(rèn)為，與鋼鐵、電力、交通運(yùn)輸業(yè)等其他傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)部門相比，中國(guó)整個(gè)ICT行業(yè)的碳排放量相對(duì)較低，并將在短期內(nèi)保持這一發(fā)展趨勢(shì)。但就數(shù)據(jù)中心等新型用電大戶的碳排放情況，業(yè)內(nèi)人士持謹(jǐn)慎態(tài)度。蔣洪強(qiáng)等人認(rèn)為，在未來(lái)十年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心數(shù)量將高速增長(zhǎng)。由于其碳排放情況和機(jī)架數(shù)與用電量深度掛鉤，數(shù)據(jù)中心可能成為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰難度最大的行業(yè)之一。
2021年12月，國(guó)家發(fā)改委等部門發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求 推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，對(duì)新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色低碳發(fā)展做出明確要求。國(guó)內(nèi)多地也根據(jù)自身的資源稟賦和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況出臺(tái)相關(guān)政策，指導(dǎo)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)據(jù)中心等綠色用能。內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、云南等地區(qū)強(qiáng)調(diào)提升可再生能源的使用比例，推動(dòng)使用分布式供能等技術(shù)，從源頭保障數(shù)據(jù)中心等綠色用能。浙江、廣東、海南等一次能源自給率較低、主要靠省外輸入為主的省份，則提出了發(fā)揮江河湖海優(yōu)勢(shì)、利用自然冷源的方式降低數(shù)據(jù)中心能耗。
調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，配套建設(shè)分布式可再生能源+儲(chǔ)能系統(tǒng)被視為數(shù)據(jù)中心等新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要方向，目前該模式也被國(guó)內(nèi)企業(yè)驗(yàn)證為行之有效的減碳方法。但元宇宙要全面爆發(fā)，需要實(shí)現(xiàn)“低碳能源自由”，這還有很長(zhǎng)一段路要走。
（陳卓妮對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）
