双碳背景下,空气源热泵企业如何融入清洁能源综合服务?
9月,全国各地拉闸限电的消息开始在互联网上不断发酵。随着东北地区在用电高峰期对居民实施突然的拉闸限电,让这场电力行业热门话题一下子发展成为全民热点,进而也引发了对能源利用更为深入的思考。显然,随着我国经济的快速发展,能源危机和环境污染加重的背景下,要实现碳达峰、碳中和目标,大规模、高比例发展能源综合应用是必然趋势。
清洁能源综合服务作为一种满足终端客户多元化能源消费的新型能源服务方式,正成为各能源企业打造发展新动能的重要增长极。对此,四季沐歌与建筑环境与能源研究院达成战略合作,在北京成立了“双碳”技术研究中心;太阳雨与中国建筑科学研究院环能院更是成立清洁热能产业首个碳中和研究中心,就“双碳”背景下,打造多能互补的综合能源应用体系;哈思更是在产品研发上,推出光伏热泵产品,集光伏和热泵两大可再生能源的应用产品,不仅为用户节省了可观的电费,还大幅减少了建筑能耗 ......
多能融合
目前,可再生能源与传统能源的“较量”迎来拐点。在中国传统能源“减煤”“脱碳”的过程中,太阳能、地热能和空气能等清洁能源正强势突起。在清洁能源的发展日益受大众关注、“清洁能源替代”逐渐成为发展主线的今天,采用单一的可再生能源供热,难以解决需求侧遇到的诸多问题,若采用多能互补的形式,使各种能源取长补短,便可弥补单一能源供热方式的不足。从用户侧来看,如何推陈出新、更好地为客户服务、挖掘清洁能源的发展潜力、有效促进清洁能源占比的进一步提升,促进绿色低碳发展进程,成为行业发展的重点。
随着经济发展和社会进步,清洁供暖主要有这些变化:供暖面积将不断扩大,建筑用能最终将大于工业用能;供暖质量将不断提高,要求用能少、更舒适、更智能、更经济;供暖环境友好水平将不断提升,最终要求污染物和温室气体零排放。近几年通过清洁供暖,可以实现高能效性、高生态性、高便捷性、高舒适性的取暖方式。
不过,多种分布式能源大量接入,同样会给电力系统稳定带来挑战。打个比方,过去电网像一艘巨轮,以后分布式电源多了,可能就是无数艘小吨位货船、小船和巨轮共同组成船队,彼此之间的协调配合就显得特别重要。
基于此,以四季沐歌为例,围绕“太阳能 +”、“热泵 +” 的双核技术路线形成的“双核低碳智耦技术”打造一系列解决方案,通过其清洁能源耦合智能操作系统 (CAS+),可实现不同能源组合在不同场景下实现最佳拼配,最大程度减少能源损耗。多能融合将进一步撬动清洁能源行业长期稳定的需求,突破拓展传统能源业务的限制,打造更加全面的系统化解决方案。
跨界融合
需要注意的是,现代能源的发展路径一定不是单一的。通往低碳未来的道路需要多种能源的力量,实现多能互补、跨界融合,才能产生“1+1>2”的效应。
能源企业的边界正在逐步趋同。过去传统能源企业(包括化工、电力、石油等)均属于垂直式发展,做好自己的事情就可以。但在双碳背景下,各个行业未来将横向协同,实现系统创新整合。而连接各个行业、企业的桥梁就是碳捕集等低碳化路径的发展。
基于此,以四季沐歌为代表的专注于清洁采暖与热水领域的能源企业,积极与电力、燃气等央企国企等传统能源企业以及国投城投平台合作,充分发挥各自技术、资源和机制等优势,在智慧新能源解决方案和综合智慧能源服务等方面广泛开展科学研究、产品研发等战略合作,同时不断拓展双方合作领域和途径,构建长期合作新格局,形成科技协作新合力,为新能源建设发展做出积极贡献。
对此,国家电力投资集团公司负责人也曾公开表示,将以融合为思路,源网荷储协同互动,通过多品种能源互补的综合智慧能源,实现电力系统的平衡和稳定。目前,国家电投已经开展了 420 个综合智慧能源项目,总投资超过 1310 亿元。
推进融合
当然,在布局全国清洁能源综合服务体系中需要多方努力。在供应链方面,需进一步拓展横向合作伙伴的数量,同时也需要加深纵向合作深度,实现持续共赢;在综合服务体系上需要进一步加快服务范围的扩大速度,提升项目规模,深度制定应用于各行各业的定制化服务,同时开发具有互联网服务性质的清洁能源综合服务平台,打破封闭式发展的路径依赖,助力实现用能结构低碳化。
在具体的服务模式中,以点带面,以树立起标准化的项目工程为手段,逐步推广清洁能源综合服务商理念,积极参与业主的用能结构设计,寻求多元、跨界、低碳、高效、智能、互联,在满足多元化用能需求的同时,有效提升业主能源利用效率,促进可再生能源的协同发展。
从客户需求出发,整合集发电、充电、储能、节能、智能交通等多种功能耦合,提供灵活的用能解决方案,因地制宜地打造电、热、冷、气、水与风、光、地热能等零碳资源多能互补用能结构,智能、协同、安全和高效地满足业主需求,助力业主实现清洁能源替代。
融合,只有坚持高起点、高标准、高定位,着眼长远、系统谋划、整体设计,才能更好打破旧格局、开创新局面。“打捆”送出,成功实现平稳并网、综合效益多赢;构建新型电力系统的融合之路。“清洁能源 +”融合实践探索出了新思路,也带动了新技术新产业发展;实现碳达峰、碳中和,面临诸多挑战,靠各自为战、单枪匹马不可能成功,需要更多方面相互借力、齐心协力,共同下好一盘棋。
2021年12月8日,国家发改委、国家能源局等四部门对外发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》(以下简称《方案》),提出到2025年,数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局,数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升。
《方案》对未来几年数据中心如何实现绿色集约化发展指明了方向。但实际落实中,波动性强的可再生能源如何同需要持续用能的数据中心结合?在西部省份自身也要符合能源“双控”的大背景下,数据中心要实现“东数西算”还需要哪些障碍要克服?带着这些问题,《中国能源报》专访了国际环保组织绿色和平东亚地区气候与能源项目经理叶睿琪。2021年5月,绿色和平发布了《中国数字基础设施脱碳之路:数据中心与5G减碳潜力与挑战(2020-2035)》报告,对中国数据中心与5G等数字基础设施的能耗与碳排放趋势做出预测。
问:相较于对节能技术与指标的重视程度,数字基础设施产业整体仍未大规模应用可再生能源。在行业实践中,目前已有5G或数据中心应用光伏加储能的商业项目,据贵机构观察,扩大可再生能源在数据中心的应用,在技术上、政策上分别需要克服哪些难题?
叶睿琪:为了推动数据中心行业迈向碳达峰与碳中和,扩大数据中心行业的可再生能源应用规模,我们建议可以从两方面着手:
一方面,进一步升级激励约束机制,正如近日中央经济工作会中所指出的,加速实现“能耗双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。在管理数据中心能耗时,从考核数据中心的能耗使用总量与强度过渡至考核数据中心的二氧化碳排放总量与强度,加上数据中心的可再生能源采购与使用总量。同时,还需要进一步完善相关考核体系,将数据中心可再生能源使用比例作为考核指标之一,统筹数据中心的规模化发展与绿色低碳转型。
另一方面,进一步完善数据中心产业使用可再生能源的市场机制,从全国可再生能源市场化交易现状来看:一是需要加速将绿色电力交易试点、省间可再生能源现货交易试点向全国推广;二需要是进一步提高可再生能源电力在特高压通道中的比例,推进可再生能源的跨省跨区交易;三是落实分布式市场化交易机制,以推动本地化分布式可再生能源如分布式光伏与风电的交易。
问:绿色和平曾建议,完善数字基础设施产业使用可再生能源的考核体系,将“双控”目标与新建数据中心的审批政策挂钩,将数据中心可再生能源使用比例作为考核指标之一。据贵机构掌握的情况,国内已经有这样做的区域了么?
叶睿琪:目前,北京市发改委已经明确将数据中心可再生能源使用比例作为规模以上新建或改扩建的数据中心项目考核指标之一。根据北京市《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》,“项目节能报告中应当包括可再生能源利用方案。新建及改扩建数据中心应当逐步提高可再生能源利用比例,鼓励2021年及以后建成的项目,年可再生能源利用量占年能源消费量的比例按照每年10%递增,到2030年实现100%(不含电网既有可再生能源占比)。”
除此之外,多数省市针对数据中心可再生能源使用以方向性鼓励性政策居多,尚未提出具体量化目标,比如根据上海市经济信息化委与市发展改革委《关于做好2021年本市数据中心统筹建设有关事项的通知》,“新建数据中心项目要加大分布式供能、可再生能源使用量的占比,鼓励采用余热回收利用措施,为周边建筑提供热源,提高能源再利用效率。”
问:西部地区电力、能源资源丰富,可承接数据备份及部分高延时业务。国家也在推行“东数西算”,可是在地方能耗“双控”的大前提下,西部省份接收数据中心的积极性会否受到影响?
叶睿琪:正如近日中央经济工作会中所明确,“要科学考核,新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制,创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,加快形成减污降碳的激励约束机制,防止简单层层分解。”
虽然目前部分约束激励政策还有待衔接,未来,随着能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,可以预测西部地区将更积极地为数据中心产业发展提供良好的可再生能源资源。
同时,随着《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的进一步落实,包括贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地在内的全国一体化算力网络国家枢纽节点将成为数据中心产业发展的重点区位。
加快制定碳达峰行动方案,推进产业结构升级和低碳化发展
碳中和指通过植树造林、节能减排等方法增加碳吸收量,将碳吸收量与碳排放量抵消,实现碳中和。碳达峰就是二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后再慢慢减下去,是碳中和前必须经过的阶段。
2020年9月,在第75届联合国大会上,我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达峰,努力争取2060年实现碳中和。2020年12月,中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年的重点任务之一。
2021年3月,政府工作报告中指出将制定2030年前碳排放达峰行动方案,推进优化产业结构和能源结构,大力发展新能源。
数据中心规模扩大,能耗随之增加
数据中心是数字经济的核心基础设施,我国政府已将数据中心列为七大“新基建”领域之一,同时工信部也将其纳入国家新型工业化产业示范范畴。受益于云计算、5G、物联网、VR/AR等新应用的广泛兴起,我国IDC业务收入连续高速增长,2020年全年规模实现2238.7亿元,同比增长43.3%。
数据中心是公认的高耗能行业,过去十年间,我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增,2018年,全国数据中心总耗电量1500亿千瓦时,达到了社会总用电量的2.19%。预计到2025年,占比将增加一倍,达到4.05%。
当前中国的电力结构仍以燃煤发电为主,在数据中心供电结构中,火电占比超过70%,会产生大量的温室气体及其他污染物。
碳中和政策影响下,推进建设节能型绿色数据中心建设政策陆续出台
碳中和目标背景下,国家发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》等政策,提出强化数据中心能源配套机制,推进建设绿色数据中心,实现数据中心行业碳减排。
北上广深为首的核心一线城市纷纷推出节能减排政策,对IDC的PUE能耗水平进行严格控制,在能耗总量限制基础上大力推进绿色数据中心建设,同时对核心土地指标进行管制。
政策限制高PUE值数据中心入场,数据中心降PUE大势所趋
PUE(Power Usage
Effectiveness)是衡量数据中心运行效率的指标,其越接近于1,代表数据中心对于电能的利用越有效率。根据《全国数据中心应用发展指引》数据,2017-2019年,我国在用超大型、规划在建大型和超大型数据中心PUE值均呈下降趋势,说明降低数据中心的PUE值并实现能耗降低成为发展趋势。
从区域分布来看,河北、西藏、江苏、山西、湖南等地数据中心PUE值处于较高水平。国家和地方持续出台一系列政策引导数据中心绿色发展,对数据中心PUE提出了明确指标,数据中心一直在加快绿色化发展,不少优秀数据中心获得了数据中心绿色等级4A、5A级,部分达到国际领先水平。
随着国家绿色数据中心政策及地方政策的逐步推进,未来,数据中心在降低PUE的同时,可通过自建或采购可再生能源电力、购买绿电证书、碳排放交易等手段加快实现碳中和目标。
根据《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》指出,中国企业数据中心PUE值有明显改善。PUE值大于2.0的企业从2012年的34.6%降至2019年的2%,小于1.5的企业从3.7%上升到12.9%。但依然有85%的受访企业数据中心的PUE值在1.5-2.0间,存在较大提升空间。
绿色数据中心建设加快,互联网和通信领域较多
数据中心是未来为数不多能源消耗占社会总用电量比例持续增长的行业。因此,数据中心行业需要积极践行碳中和,对于我国在2060年前实现碳中和的目标意义重大。因此,各地数据中心绿色化建设加快。2021年1月,工业和信息化部、国家发展改革委、商务部、国管局、银保监会、国家能源局确定了60家2020年度国家绿色数据中心名单,如下:
分领域来看,互联网领域和通信领域绿色数据中心数量较多,分别有25个和21个,占比分别为41%和35%此外金融领域有10个,占比17%,公共机构和能源领域分别占5%和2%。
碳中和背景下,能源使用由传统能源向可再生能源转变
《欧洲气候中立数据中心公约》指出到2025年12月31日,数据中心使用电力可再生能源将达到75%,到2030年12月31日达到100%的使用可再生能源,并达到无碳绿色数据中心水平。使用绿色清洁能源成为数据中心节能减排的重要途径。
国内来看,如果未来五年数据中心采用市电的比例维持2018年水平,而企业不采取额外措施提高可再生能源使用,到2023年数据中心用电五年内将新增6487万吨的二氧化碳排放量。如果通过提高可再生能源上网消纳以及数据中心企业更主动采购可再生能源等措施,将避免二氧化碳排放1583万吨。
——更多数据来请参考前瞻产业研究院《中国数据中心行业市场需求与投资战略规划分析报告》。
一、财经新闻精选
北交所首次全网测试结束,券商APP新增"北证交易专区"
9月25日,北交所进行第一次全网测试。此次主要测试各市场参与主体对北交所开市的技术准备情况,北交所、结算公司、券商等参与。据了解,本次测试模拟了一个完整的交易日,包括盘前的集合竞价、开盘后的连续竞价、收盘后的集合竞价、大宗交易等。记者获悉,测试环境下不少券商对APP进行了改造,有的券商在APP中新增了“北证交易专区”,便于客户快速了解北交所的交易规则、投教内容,以及汇聚北交所的交易入口、权限开通入口等。
东北居民被拉闸限电,广东倡议3层办公楼以下停用电梯!多家上市公司受影响
“限电”、“停产”等成为近期市场各方关注焦点。在上半年“双控”目标完成情况出炉后,各地更加快了步伐推进能耗“双控”举措,近期多地能耗“双控”趋严,纺织、钢铁等行业企业出现限产停产现象。而近日,不仅工业用电,连民间用电也被拉闸了,东北限电也在社交网络上刷屏。26日,广东省能源局和广东电网有限责任公司联合发布《致全省电力用户有序用电、节约用电倡议书》。倡议书要求全省各级党政机关、事业单位率先垂范,带头践行绿色节能办公,空调制冷温度设置不低于26℃,空调运行期间保持门窗关闭,非工作时段空调等办公设备电源处于关闭状态,办公场所3层楼及以下停止使用电梯;倡议全省工、商业企业积极参与节约用电,支持配合有序用电实施。同时鼓励广大市民采取适度节约、绿色低碳的家庭生活方式,居家照明尽量利用自然光,少开长明灯,鼓励空调设置温度不低于26℃。另据多家地方供电公司的通告,电煤供需矛盾加剧也是当地电网供需形势趋紧的重要原因。
孟晚舟归国同日 ,华为拿下三个中国企业第一名
9月25日晚,华为公司首席财务官孟晚舟在结束被加拿大方面近3年的非法拘押后,乘坐中国政府包机抵达深圳宝安国际机场,顺利回到祖国。就在同一天,2021中国民营企业500强榜单在湖南长沙发布,华为继续蝉联500强榜单的第一位。华为公司25日也发表声明:我们期待孟女士尽快安全回国,与家人团聚。华为将继续在美国纽约东区联邦地区法院的公司诉讼中维护自己的权利。同在25日出炉的“2021中国企业500强榜单”显示,华为以1418.93亿元占据了中国企业500强研发投入第一名,以90000件占据了中国企业500强发明专利数第一名。
上交所监事长潘学先:持续推进“新蓝筹”行动 ,注重提升上市公司质量
上海证券交易所监事长潘学先在2021中关村论坛“多层次资本市场助力经济高质量发展”分论坛表示,支持科技创新是资本市场的重要使命,资本市场是主力科创企业发展的重要枢纽。科创板赋能科创企业发展的作用日益显现。上交所将全面助力北京国际科技创新中心建设。北京地区一直是上交所服务的重点区域,帮助优质企业对接资本市场是上交所的应有之义。上交所将以北京地区科创板为中心,集中优势资源,精准发力,协同配合,引入资本市场活水。将持续推进“新蓝筹”行动,注重提升上市公司质量。
商务部:到2025年村村通快递 ,县县有物流配送中心
商务部流通发展司副司长尹虹表示,下一步商务部将会同有关部门加快实施县域商业的建设行动,着力建立完善县域统筹,以县城为中心,乡镇为重点,村为基础的农村商业体系,力争到2025年在具备条件的地区基本实现县县有连锁超市和物流配送中心,乡镇有商贸中心、村村通快递,重点要推动企业供应链物流配送和商品服务的下沉,促进农民收入和农村消费的双提升。
浙江十部门联查医美乱象:涵盖“容貌焦虑”宣传、违法医美贷
浙江对医疗美容乱象整治动真格。9月26日,记者从浙江省卫生健康委员会获悉,该省十部门联合下发《医疗美容乱象整治百日攻坚行动方案》,决定从9月至12月联合开展医疗美容乱象整治百日攻坚行动。值得注意的是,本次医疗美容乱象整治行动与往年不同,不仅是非法医疗美容行为的查处,而是涵盖“容貌焦虑”等非法医疗美容广告宣传、医疗美容器械网络销售、违法医疗美容贷等涉及非法医疗美容全链条、全环节违法行为的查处。
(投资顾问:林旭锐,执业证书号S0260615100004)
二、市场热点聚焦
市场点评: 市场轮动节奏加快,操作宜灵活控仓参与,不盲目追涨杀跌
上周五A股各大股指集体低开后冲高回落,呈现分化走势,创指表现相对较强。截至收盘:沪指跌0.80%,报3613.07点;深成指跌0.21%,报14357.85点;创业板指涨0.80%,报3207.82点。两市合计成交额12834亿元;北向资金净买入27.30亿元。盘面观察:食品饮料、旅游、酿酒等板块涨幅居前;而煤炭、钢铁、建材等板块跌幅居前。板块个股仍出现分化轮动炒作现象,在宏观经济弱复苏背景下,难支持A股全面趋势上涨行情,市场维持结构性机会博弈行情。考虑周末消息面平稳,本周为节前最后一个交易周,预计指数以震荡为主,建议保持灵活仓位应对长假行情变化。市场轮动节奏加快,操作上避免追涨杀跌,逢低关注券商、风电、军工、低价中字头标的股。股市有风险,投资需谨慎。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
宏观视点:国家能源局:适应以新能源为主体的新型电力系统建设
事件:国家能源局综合司就《关于能源领域深化“放管服”改革优化营商环境的实施意见(征求意见稿)》公开征求意见。提出支持煤炭、油气等企业利用现有资源建设光伏等清洁能源发电项目,推动天然气发电与可再生能源融合发展项目落地,促进化石能源与可再生能源协同发展。适应以新能源为主体的新型电力系统建设,促进煤电与新能源发展更好的协同。进一步鼓励并优化长期协议机制,保障能源稳定供应。
来源: 界面新闻
点评:从消息面看:国家能源局表示,要适应以新能源为主体的新型电力系统建设,预计消息对”绿色电力”概念股会带来中短期股价催化作用,可适度合理逢低布局关注。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
通信行业:整体经营持续向好,关注高增长赛道投资机会
事件:2021年中期通信行业整体经营持续向好。2021年上半年通信板块整体营收为5873.60亿元,较2020中期同比增长17.54%,较2019中期增长20.7%,2年CAGR为9.87%,归母净利润313.96亿元,较2020中期年同比增长26.60%。
来源:万联证券研报
点评 :当前,数字经济发展势头依然十分强劲,新业态、新模式不断涌现,通信行业作为数据传播的底层通道必将为制造业发展提供强力的支撑。从行业趋势来看,下半年随着5G建设的加速,行业景气度或将持续上行,建议合理逢低关注配置。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
三、新股申购提示
2021-9-27暂无新股申购
四、重点个股推荐
参见《早盘视点》完整版(按月定制路径:发现-资讯-资讯产品-资讯-早盘视点;单篇定制路径:发现-金牌鉴股-早盘视点)
数据中心作为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,是公认的高耗电行业。
据前瞻产业研究院分析,过去十年间,我国数据中心整体用电量以每年超过 10% 的速度递增,其耗电量在 2020 年突破 2000 亿千瓦时,约占全社会用电量的 2.71%,2014-2020 年,数据中心耗电量占比逐年升高。数据中心供电结构中,火电占比超过 70%,会产生相对大量的温室气体和其他污染物。
PUE (Power Usage Effectiveness,电能利用效率) 是衡量数据中心能源使用效率的重要指标。PUE 越接近于 1,代表数据中心对于电能的利用越有效率。截至 2019 年年底,全国超大型数据中心平均 PUE 为 1.46,大型数据中心平均 PUE 为 1.55。这与《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》建议的 1.3 以下相比,尚有一段距离。
可见,限电对于数据中心产业影响挺大的。顺应碳中和发展趋势,逐步降低碳排放,是数据中心亟需做出的改变。
数据中心降碳,可双管齐下数据中心如何才能提升能源效率,为降碳做出贡献?主流的数据中心降碳举措可分为 IT 和 非 IT 基础设施两个方面。
非 IT 基础设施方面,常见的有数据中心选址靠近绿色清洁能源、尽量使用可再生能源、采用液冷技术取代风扇散热、数据中心余热回收再利用等等。这其中最为有效的不外乎在数据中心乃至公司运营范围内 100% 使用可再生能源,但这绝非易事——苹果用了 5 年时间才实现公司运营范围内 100% 可再生能源利用。
而在 IT 基础设施方面,企业可立即采用诸多举措来提升能源效率:通过分布式和虚拟化技术将“僵尸”服务器连接起来,最大程度减少 IT 设备空闲;实现服务器和存储的虚拟化与池化,从而大幅提升硬件利用率;通过采用更高能效的芯片产品,结合芯片的自适应电源管理功能来有效管理芯片用电,等等。
其中,虚拟化和超融合基础设施 (HCI) 有望引领数据中心能效的提升。虚拟化已十分普遍,超融合基础设施也在近年来逐渐成为主流。作为一种融合的、统一的 IT 基础架构,超融合包含了数据中心常见的元素:计算、存储、网络以及管理工具。超融合以软件为中心,结合 x86 或 ARM 架构的硬件替代传统架构中的专用硬件,从而解决传统架构中管理复杂、难以扩展等问题。
相比传统架构,超融合将架构由三层缩减至两层,不仅可以大幅度节省机房空间,还能进一步整合计算资源,从而提升机房能效。超融合架构自带计算虚拟化和分布式存储,取代了传统物理环境和传统虚拟环境,对数据中心降碳的影响显著。
经过通用场景下的对比计算,从传统物理环境到传统虚拟环境,仅是虚拟化这一层即可带来 20%-80% 的节能;而从传统虚拟环境进一步过渡到超融合架构,通过将分布式存储融合到计算侧,可再带来高达 31% 的能耗节省。以下为计算详情(以下为理论值,不同负载情况下物理服务器能耗会有有所不同,不同服务器也会表现不同,同时不考虑交换机等因素)。
计算虚拟化:节能 20%-80%,虚拟化程度越高越节能计算虚拟化是从 IT 基础设施层面提升能效的关键。它实现了 IT 基础设施从物理架构到虚拟化的跃升,减少物理服务器的数量、增加 IT 资源的利用率,让数据中心得以使用更少的基础设施即可运行更大的工作负载。IDC 报告指出,数据中心中计算、存储、网络层虚拟化程度越高,所带来的碳影响就越小。
以 4 台物理服务器搭配 1 台存储系统的配置为例,通过用虚拟化取代原有的物理机,能实现约为 20% 到 80% 的能耗节省(取决于虚拟机部署的密度)。
传统物理环境 vs. 传统虚拟环境
(以 4 台物理服务器搭配 1 台存储系统为例)
如图所示,此场景中两种架构的最大差异在于对计算资源的利用率不同:在相同的硬件条件下,计算资源的利用率越高,能获得的节能优势就越大。虚拟化架构通过高度利用 CPU 资源(此场景预设的 CPU 超分比例为 1:4,通常属于中到重度计算需求使用),可将平均每计算核心耗能降低约 74%。
在实际使用场景中,虚拟机部署密度的不同,也会带来不同的节能效果:
高密度虚拟机场景下(1 : 20,1 台物理服务器支撑 20 台虚拟机),平均每台服务器(虚拟机)耗能为 321 W/Hr,相比物理服务器降低约 80%;
低密度虚拟机场景下(1:5,1 台物理服务器支撑 5 台虚拟机),平均每台服务器(虚拟机)耗能 1284 W/Hr,相比物理服务器降低约 20%。
若进一步将 CPU 超分比例提高,物理环境和虚拟环境的耗能差距将会更大。
存储与计算节点融合部署:再节能约 31%超融合基础设施将计算与存储服务模块融合部署在同一物理服务器(物理节点),完全舍弃了传统集中存储的需求,能够在虚拟化降低能耗的基础上,进一步为数据中心节能。
以相同的硬件配置为例(4 台物理服务器搭配 1 台存储系统),超融合架构通过去除传统集中存储硬件,可将平均每计算核心耗能再降低约 31%。
传统虚拟环境 vs. 超融合
(以 4 台物理服务器搭配 1 台存储系统为例)
请点击输入图片描述
以上场景所设定的硬件配置为 4 台物理服务器搭配 1 台存储系统,若单纯增加物理服务器的数量而存储系统保持不变,则两种架构的能耗会趋于接近。不过,计算资源(物理服务器)的增加,通常意味着对存储资源(性能与容量)的需求也会随之提升,所以从实际部署的场景来看,传统虚拟化架构的计算资源增加与相应的存储资源提升,整体的能耗与超融合架构相比仍存在不小的差距。
其一,化石能源消费比重仍然较高,甚至过大,因此造成严重的空气污染问题。近年来,我国第三产业及其它终端能源消费增长较快,但是工业终端能源消费仍占总终端能源消费的较高比例。2016年中国终端能源消费总量达到32.3亿吨标准煤,其中工业部门占61%,交通部门占比21%,建筑部门占比14%。煤炭是中国终端能源消费的主要能源品种。2016年,煤炭消费占总终端能源消费比重的39%,石油27%,电力19%,天然气7%,区域供热5%,生物质能源2%。电力部门中,2016年可再生能源发电量占全国总发电量的比重达到26%,非化石能源发电量占29.5%。全国总发电量中的67%来自煤电,3%来自天然气发电。2016年,中国一次能源总消费量43.6亿吨标准煤。煤炭占比62%,石油占比18.3%,天然气占比6.4%,非化石能源所占比例为13.3%,其中可再生能源的比例为11%。
“我国能源消费结构中化石能源比重过大,这也导致了对能源进口的依赖。显著特征是石油进口依存度持续提高,我国2016年石油对外依存度占全部石油消费总量的三分之二。我国部分区域严重依赖煤炭经济,这些煤炭经济包括煤炭的开采及煤电产业,导致煤炭消费出现‘锁定’,这对降低我国煤炭消费、地方经济转型造成了阻碍。”王仲颖说。
化石能源的消费比重大,造成我国多地空气污染仍然严重。现在已经形成共识,煤炭发电厂、燃煤工业和以化石能源驱动的汽车是造成中国大部分城市严重空气污染的重要原因。“当前,我国政府将解决空气污染问题作为其首要任务之一。此外,水污染和土壤退化等环境问题也同样严重,上述生态环境问题将可能危及中国未来的可持续发展。”王仲颖强调说。
其二,可再生能源的浪费虽在减少,但仍很严重。
“被迫降低水电、风电和太阳能光伏电量——也被称作‘弃用’问题,在我国已存在多年。‘弃用’现象表明当前我国可再生能源尚未被充分优化整合进入能源系统。”王仲颖以弃风为例予以说明。2016年,我国全年弃风率为17%。今年1~9月,全国弃风电量和弃风率实现双降,弃风限电的范围和规模得到缓解,全国总弃风电量298.5亿千瓦时,同比减少25%,累计弃风率13%,同比下降6.8个百分点。由于弃用造成可再生能源资源的浪费,提高了风电等可再生能源电力生产成本。如果考虑由此导致的煤电发电量上升,则进一步增加了大气污染物和二氧化碳等温室气体排放。近年来,太阳能发电和部分重点地区的水力发电也遭到了弃用。
其三,电力系统缺乏灵活性,运行管理制度面临挑战。
王仲颖说,我国自改革开放以来所采用的能源和电力发展战略成功地保障了电力供应,为快速增长的经济提供了动力,目前依然影响着电力系统发展。我国经济进入新常态以来,煤炭发电厂产能过剩明显,在未来的电力系统中,有出现投资搁浅和化石能源技术锁定的风险。此外,电厂和互联电网的调度运行受到传统电力市场交易制度和地方利益壁垒的影响,无法适应大规模风电和太阳能发电等波动性电源的发展。我国的电力体制改革正在进行,这些问题均应得到解决,为电力系统的运行和发展创造一个全新的框架。然而,由于制度障碍以及缺乏针对不同省份的共同目标,目前电力市场改革推进缓慢,区域电力市场在市场设置和计划安排方面的合作往往存在明显的利益冲突。“在电力体制改革不到位的情况下,的的确确会影响不同省市现实的本身利益。可喜的是,十九大的定调,一定会加快电力体制改革的进程,上述问题会在电力体制深化改革的过程中逐步得到解决。”王仲颖说。
其四,可再生能源经济激励制度亟待改革。
王仲颖介绍说,当前,固定电价政策是中国可再生能源发展的主要支持机制,但补贴机制存在的问题,使改革迫在眉睫,以确保政策的有效性。“涉及到三方面的问题。一是电力附加费并不能保证为规模日益增长的可再生能源项目提供资金支持。二是补贴水平调整不平稳,且当补贴下降时产生新增项目的‘抢装潮’。三是固定电价机制并不适用于未来电力市场改革及可再生能源市场化。”“对可再生能源技术的支持主要是为应对化石能源价格不能反映其社会真实成本问题。现在的化石能源价格并没有完全反映出化石能源利用对我国生态环境影响的全部成本。环境成本没有真实呈现,且化石能源的其它支持机制也扭曲了不同能源技术之间的竞争。”王仲颖强调说。
既定战略必须更加坚定地深入实施
“我国的能源体系正在由以煤炭为基础、高环境成本向低碳、环境友好转型。我们的分析显示,尽管我国政府已经制定了正确的政策战略,但能源转型是否成功取决于政策是否得到强有力的执行。”王仲颖说。
记者:我国政府制定并实施了哪些能源转型战略举措?
王仲颖:当前,我国政府已经制定了一揽子政策战略及措施,全面推动能源系统向可持续和低碳方向转变:牢固树立“五大”发展理念、统筹推进“五位一体”总体布局、坚持协调推进“四个全面”战略布局“绿水青山就是金山银山”的发展理念已经植入我国政府的治国理政实践我国政府签署《巴黎协定》,并在全球应对气候变化行动中发挥大国作用的行为,展现了我国政府积极应对人类生存威胁因素的决心。正在进行中的“全国环境行动计划”、电力市场化改革和国家碳排放权交易系统则昭示着我国能源深度转型进程的序幕已经拉开。
记者:如果坚定坚持既定方针政策,那么到2030年、到2050年会出现怎样的结果?
王仲颖:CREO2017的分析表明,如果坚定不移地执行既定政策情景,那么2050年煤炭消费总量将降至2016年消费水平的三分之一,并确保二氧化碳排放于2030年之前达到峰值。2030年后,二氧化碳排放显著降低,直至下降到2050年的50亿吨水平,接近2016年排放水平的50%。2050年,非化石能源占全部一次能源供应的60%。同时,通过投资能源系统转型,未来能源系统的电力成本与当下严重依赖化石能源以及不可持续的能源系统相比将基本一致,而能源系统的可持续和稳定性则将大幅提升。如果那样的话,煤炭消费量被控制,以合理的经济代价实现2050年高比例开再生能源发展目标就可以实现。
记者:如果既定政策执行不坚决或有误,会出现怎样的结果?
王仲颖:政策措施和创新战略的高效实施是确保能源转型平稳实现的关键。反之,如果部分政策措施不能如期施行或方向有误,则将导致我国能源系统将继续被化石能源技术锁定,可再生能源技术的发展及其与能源系统的整体融合将面临严重障碍。因此,政策的执行力是关键,特别是短期战略的强有力地实施是长期能源深度转型取得成功的关键。
记者:能源转型本身、电网基础设施和可再生能源技术都需要大量投资,这可能会导致短期内电力成本上升。如何看待这个问题?
王仲颖:的确,能源转型本身、电网基础设施和可再生能源技术都需要大量投资,这可能会导致短期内电力成本上升,但这些额外的成本也会带来效益,使那些过去依赖低化石能源价格的行业快速向电力和非化石能源转型,同时改善空气质量、降低污染水平。能源转型的大量投资也会创造出代表未来技术方向的新的就业岗位,从而弥补传统煤炭产业链和技术制造业转型所削减的就业机会,这一切都与我国积极的创新战略相符合。在这个角度上看,可以说,可再生能源成本下降、电力市场改革和碳交易价格将是驱动能源转型投资的主要动力。
记者:能源转型成功和煤炭消费总量下降需要哪些客观条件?
王仲颖:能源转型和煤炭消费总量下降是在基于三项重要客观条件下实现的。首先,CREO2017假定在国际大环境和我国创新战略驱动下,可再生能源技术发展将延续近年成本继续降低、效率提升的表现,可再生能源技术以较低的成本实现能源供应。到2050年,非化石能源消费中占比超过60%,煤炭消费占比下降至2016年消费水平的三分之一,电力供应成本基本维持不变,碳排放总量在2030年之前达到峰值。其次,假定碳排放权交易制度能够得到有效实施,碳排放价格将切实影响到能源部门的投资决策,(在CREO2017既定政策情景中,设定了长期执行的碳价格水平,即每吨二氧化碳100元人民币),这将有助于支持可再生能源尽快实现与煤电平价。再次,假定持续推进电力市场化改革,并将其作为确保波动性可再生能源与电力系统融合的重要工具。
要实现“低于2℃”目标,需在既定政策基础上再加码
“CREO2017研究结论显示,即使既定政策情景顺利实施,仍不能支撑全球实现‘巴黎协定’设定的控制未来升温幅度‘低于2℃’目标。我国按既定政策情景发展,将能够实现承诺的国家自主贡献目标,但与大多数国家一样,二氧化碳减排尚显不足。”王仲颖说。
记者:依据CREO2017研究结论,既定政策难以支撑实现温升幅度“低于2℃”目标。那要实现控制温升目标,需要怎样的新目标?
王仲颖:基于考虑我国二氧化碳减排展望和未来实现“低于2℃”目标,CREO2017分析认为,我国要满足《巴黎协定》要求,就必须采取进一步的二氧化碳减排措施。综合分析国际研究成果,CREO2017假定了我国未来能源部门的二氧化碳快速减排的约束预案,即从2016年的100亿吨左右二氧化碳排放水平降到2020年的90亿吨、2030年80亿吨,直至2050年下降至30亿吨。
记者:也就是说,为达到实现“低于2℃”目标,应制定执行更加有利于可再生能源发展的政策?
王仲颖:是的,如果我国未来碳排放足迹遵循“低于2℃”假设,则我国必须加速削减煤炭消费、更为迅捷地发展可再生能源。相比既定政策情景,CREO2017结论表明,2020年,“低于2℃”情景需要额外增加3.05亿千瓦的可再生能源装机容量,2050年需要增加15.18亿千瓦。额外增加的发电装机初期将主要来自风电,后期则更多来自太阳能发电技术。在“低于2℃”情境下,煤炭消费量更为快速地降低。煤电装机到2020年将再削减1600万千瓦、2050年降低2.2亿千瓦。为了促进终端用能部门的减排,在“低于2℃”情景中,CREO2017设定了相比既定政策情景更高的终端电气化率水平,特别是提高了交通部门和工业部门的电气化率。
记者:如果按照“低于2℃”目标,我国可再生能源“十三五”规划中的发展目标已经落后于近期的发展形势。CREO2017展望风能、太阳能和生物质能发电装机总量也显著超出2020年规划目标,这个超出的部分能否实现?
王仲颖:从快速降低电力部门碳排放和提升终端用能部门电气化水平的角度分析,既定政策下的能源转型成就仍有进一步提升的发展空间。从遵守《巴黎协定》的角度看,2020年后的能源转型任务将更加艰巨,因此加码是必然的,只不过是早晚的问题。
记者:总体而言,今年以来,弃风、弃光现象有所好转,但仍比较严重。在这样的情况下如何发展更多的可再生能源?
王仲颖:要保证更多的新增可再生能源发电容量接入电网,要对煤电企业的运行提出严格的灵活性要求,维持提高电力系统灵活运行,要更为灵活地调度输电线路和省间电量交换。这些措施需要地方政府提高接纳和利用区外可再生能源的积极性,支持电网调度合作和联合调度。
记者:“低于2℃”情景下目前的电力系统已不需新增煤电装机。那么对那些已经获得行政许可、并准备开工建设的新的燃煤电厂应作如何对待?
王仲颖:应当在进一步加强开工审核的同时,尽快颁布禁止新建煤电厂的临时禁令,从而避免大额资产搁浅。近中期,随着电力市场化的进程,应逐步取消年度发电计划确定的满发利用小时数,直至最终取消年度发电计划制度。这也就意味着,所有的发电商都需要根据市场的需求来决策自己的发电量。在这种情况下,新建煤电厂的风险会更大,因为它已无法通过行政手段确保电价水平。在可预见的未来,煤电价格预期将会继续上升、可再生能源发电成本则处于下降通道,固定电价的长期购电合约将不复存在。到那时,可再能能源发电无论在成本上、技术上都会比煤电具有竞争性,起码不会比煤电竞争力弱。
从现在到2050年可再生能源逐步成为主导能源
CREO2017展示了我国能源系统到2050年的两条发展路径。一是低于2℃情景发展路径,这条路径由严格的碳预算推动二是既定政策情景发展路径,这一路径由当前实施的能源政策维持。
记者:请结合现实情况,用CREO2017研究结论,分析一下从现在到2035年、到2050年可再生能源如何逐步变成主导能源?
王仲颖:2016年,可再生能源占总终端能源消费的6%。据中电联数据,今年1~9月,全国基建新增发电能力中水电、火电、风电、太阳能发电分别比上年同期多投产35万、197万、146万、1977万千瓦。截止今年9月底,全国可再生能源发电总装机容量达到58655万千瓦,占全国规模以上电厂总发电装机容量的35.2%。从全球看,中国仍然是世界上最大的可再生能源投资国,未来几十年依照中国宏大的可再生能源政策和能源体系去碳化需求,可再生能源份额将大幅增长。
2016年,可再生能源消费量为2.7亿吨标准煤。“低于2℃”情景下,2050年该值增加8倍,达到21.86亿吨标准煤,既定政策下则增至16.63亿吨标准煤。“低于2℃”情景的主要趋势是首先发展风能,2035年前的中阶段发展太阳能。2050年前的长期阶段,将扩大太阳能发展规模,迅速提升生物质能利用率。
由于水资源进一步发展的潜力有限,因此两种情况下均遵循相同的增量增长。“低于2℃”情景下,2050年可再生能源涵盖大部分能源需求。2030年之前的能源转型初期,风能和太阳能发电将快速增加。
两种情景均预测中国能源需求于2030年左右达到顶峰。2050年,“低于2℃”情景的终端能源需求为33.21亿吨标准煤既定政策情景为35.3亿吨标准煤。提升能效措施是两种情景能源需求趋势类似的主要原因。
记者:根据CREO2017,到2050年前后,我国能源需求侧将发生怎样的改变?
王仲颖:到那时,我国能源需求侧将产生重大改变。目前工业领域占据终端能源利用的指导地位,但到2050年,尽管能源需求总量将与现在保持同一水平,但能源需求结构将发生巨变——工业领域的能源消费量大幅下降,交通和建筑能源消费将上涨。终端部门电气化程度提高主要源自可再生能源的贡献。两种情景均是如此,“低于2℃”情景的电气化程度和可再生能源份额更高。2050年,“低于2℃”情景下52%的终端能源需求为电力,既定政策情景该比例为39%。工业用化石能源很大程度被电取代。到那时,中国走上绿色、多样化供能之路,减轻对煤炭的高度依赖,代之以非化石能源。“低于2℃”情景下该发展趋势更为明显,2050年非化石能源占供能的63%,相比之下,既定政策情景则为47%。据此可以说,“低于2℃”情景下非化石能源的快速、决定性发展是我国实现《巴黎协定》目标的关键。
记者:到那时,电网传输将会发生怎样的变化?
王仲颖:两种情景均加大了电网基础设施投资,用以提升电力系统灵活性,促进在区域内外高效传输清洁电力。到2050年,中国电网将在更大的平衡区域实现密切整合,整个中国电网发展为一体化市场。中部和东部省份为主要输入地区,西南和东北则是净输出地区。“低于2℃”情景下的电网扩容总体比既定政策情景高。两个情景均表明,到2050年中国的输电系统继续完善,且依靠价格手段按照市场原则调节电力供需两侧,从而促进新增电网的大规模投资。
记者:依据CREO2017,从目前到2020年这段时期内,对可再生能源的发展要采取怎样的政策?
王仲颖:总体上要注意四方面。
一是2020年前可再生能源仍需延续固定电价政策,其中海上风电、太阳能光热发电需要延续到2020年后实现规模化发展。应更好利用竞争性招标推动价格下降,逐步扩大可再生能源电站竞争性招标的范围和规模。
二是随着2020年后逐步建立竞争性电力市场,在电力市场价格基础上,率先对新增风电、光伏电站建立基于定额补贴的市场溢价机制。初期可按目前固定电价的差价补贴标准确定溢价补贴标准,未来适时合理调整、逐步降低定额补贴标准,或者建立与招标电价结合的差价合约机制。
三是在2017年建立可再生能源电力证书自愿交易市场的基础上,在2020年前建成强制性可再生能源电力配额(发电侧)和绿色证书交易市场(售电侧),逐年提升配额比例要求,形成市场化绿色证书价格形成机制和逐年上升的未履约价格惩罚水平。
四是切实发挥即将正式启动的全国碳交易市场对促进可再生能源与化石能源公平竞争的作用,逐步建立起新建建筑和工业用热的可再生能源用热强制安装或者供热比例要求制度。
记者:近日,《京津冀能源协同发展行动计划(2017~2020)》印发,说明三地能源协同发展进入实质落地阶段。依据CREO2017研究成果,该地区该如何实现能源协同发展?
王仲颖:京津冀是我国重要的能源消费重心之一。同时,京津冀作为我国的“首都圈”,是我国北方经济规模最大、最具活力的区域之一。经济的快速增长、不断优化转型的产业布局和依然严峻的环境污染问题对京津冀的清洁能源保障提出了更高要求。但是,目前京津冀区域的可再生能源利用比重不高,多样化可再生能源利用潜力没有充分挖掘,电网等基础设施发展不同步,急需通过创新驱动京津冀能源协同发展,不断完善能源政策体系和相关体制机制。CREO2017研究显示,京津冀可通过全面协同能源转型实现高比例可再生能源发展。在低于2℃情景下,2030年风电装机容量将达到128165兆瓦,占总装机比重的47.8%太阳能发电总装机将达到83922兆瓦,占全部发电装机的31.3%。雄安作为国家级新区,2030年可实现可再生能源占一次能源消费比重超过50%以上。
记者:具体而言,实现京津冀高比例可再生能源的目标需要哪些保障措施?
王仲颖:针对京津冀高比例可再生能源发展重点任务,京津冀需要加强以下5方面的保障措施。一是加强可再生能源发展的顶层设计二是提高京津冀可再生能源发展的协同性三是加大政策支持力度四是创新市场化机制体制五是加大宣传提高公众认识。
国家可再生能源中心2017~2020年行动建议
依据CREO2017研究结论,并基于过去数年可再生能源产业、技术和政策方面的进步,并展望其近中期发展情况,针对中国可再生能源发展,国家可再生能源中心提出下列建议:
可再生能源和非化石能源目标
“十三五”规划中2020年可再生能源发展目标是应努力超越的底线,通过努力实现更快发展:太阳能光伏装机量从1.1亿千瓦增至2亿千瓦,风电装机量从2.1亿千瓦增至3.5亿千瓦生物质能发电装机量从1500万千瓦增至3000万千瓦,总计增加5亿千瓦。
2020年非化石能源占一次能源消费总量的比例从15%提升到19%。如考虑落实《巴黎协定》提出的“低于2℃”温控目标,则需要进一步提升发展目标要求。
加大削减煤炭力度
即刻停止批准新建燃煤电厂努力实现2030年煤炭消费量占全部能源消费量的比例从现在的64%降至33%左右加快燃煤电厂灵活性改造,逐步取消年度发电计划制度地方经济主要依赖煤炭工业的地区要加紧制定经济发展转型升级计划。
加快电力行业改革
开展批发市场试点和区域协调市场试点市场试点要纳入跨区电网调度,打破省间壁垒预防双边交易合同锁定高碳型电力生产制定中国电力市场下一步发展的清晰路线图。
实施碳排放权交易制度
加强中国碳市场活力制定能够确保碳减排目标实现的最低碳交易价格。
深化经济激励机制改革
提高可再生能源附加水平(2020年后逐步降低直至取消),确保转型期补贴资金需求实施可再生能源发电配额制度,配套实施强制性与自愿性相结合的绿色证书交易制度更大范围的采取竞争性拍卖方式,降低大规模风电和太阳能发电项目的并网价格。