如何在数据中心维度构建碳排放交易协议?

Web3带宽交易市场Meson提出了数据中心碳交易协议,尝试在数据中心维度实现市场调节资源的碳排放供给结构。

原文标题: 《探索构建数据中心碳交易协议》执笔: MESON TEAM

数据中心在现代数字经济活动中占有重要地位。 随着数字经济的发展,数据中心的建设也进入了高速公路。 研究发现,在数据中心大量建设和使用的情况下,由于摩尔定律的限制,数据传输的增长需要消耗越来越多的能源。 尽管全球面临全球变暖的威胁,每个国家都在积极减少碳排放,但数据中心能源消耗增长和碳减排的目标却形成了根本性的矛盾。

我们试图通过考察和设计,提出DCCC作为数据中心碳交易的媒介,而Meson成为了第一个支持这种点式落地APP应用的平台。 Meson作为基于认证激励和去中心化的区块链技术带宽协调平台,不仅可以有效地通过认证激励利用存量的空闲资源,还可以在协调跨国环境、区域间、项目间带宽资源的同时, 由此,数据中心的建设在满足现代科学技术发展的同时,也顺应了各地节能减排的需要,在碳排放的严格约束下为数字经济的发展奠定了坚实高效的基础。

碳排放与 IDC 背景

数据中心在数字经济的重要性

数据中心可以认为是互联网的“大脑”。 它们的作用是处理、存储和交流无数我们每天依赖的信息服务背后的数据,包括流媒体视频、电子邮件、社交媒体、在线协作和科学计算。

数字服务是能源使用量增加的主要原因。 对数字服务的需求在稳步增长,基础设施随之发展。 随着基础设施的增加,对更多能源的需求也在增加。

数据中心耗能情况

数据中心预计每年使用200TWH (。 这超过了包括伊朗在内的一些国家的能源消耗量,但占世界运输用电量的一半,占世界电力需求的1%。 数据中心为整体碳排放量贡献了约0.3%

ICT的碳足迹与航空业的燃料排放量相同。 未来可能发生的事情很难预测。 但是,最令人担忧的模式之一是,据预测,今天出生的孩子到了十几岁,信息和通信技术的功耗将超过全球的20%,数据中心的功耗可能会超过三分之一。

如何在数据中心维度构建碳排放交易协议?

如何在数据中心维度构建碳排放交易协议?

在过去几年里,发表了许多能源消耗报告。 国际能源署(IA )报告称,2021年工作负载和互联网流量将翻番,但为了提高效率,数据中心的能源需求保持稳定。

但是,一些报道驳斥了这一说法。 Uptime Institute Intelligence表示,推动数据中心能耗的因素非常强大。 也有与IEA的数据相矛盾的数据。 例如,根据IEA的报告,2018年全球数据中心的能耗为197.8 TWh,2021年略有减少。 但是,根据欧盟EURECA项目,欧洲数据中心2017年消耗130 TWh,绿色和平组织2018年估计中国数据中心的耗电量为160 TWh。 这意味着仅中国和欧洲就要消耗290 TWh,远远高于IEA提供的数据。

在美国的数据中心,收入减少定律可能开始限制节能的影响。 例如,在数据中心一级,广泛采用了关闭热/冷通道、安装盲板和提高设置点温度等最佳实践。 这从2011年至2014年电源使用效率(PUE )的大幅下降可以看出。 但是,虽然2014年以后PUE没有大幅减少,但在2019年,我们注意到回答者向我们报告的年均PUE使全球数据中心调查略有上升。 同样,摩尔定律在IT硬件方面也有所缓和,更新后的服务无法保持以往所见的效率提高。

Uptime InstITute预计,由于对需求模型有了充分的了解,并且将大规模采用现有技术,it行业的发展将在未来5年持续下去。 IT能源消耗量也将稳步上升,到2020年最多将增长10%。

驱动数据中心耗能的因素

的需求增长是云、托管和某些企业数据中心中更多基础设施和更多能源消耗的重要驱动因素——,但不是唯一的驱动因素。 但是,新的因素还没有发挥作用。 是5G。

5G的进一步成熟和普及尚需数年,但2020年5G的上市大大加速了数据的增长趋势,在智能城市、物联网等领域出现了许多新型数字服务和交通等。 与4G相比,带宽的增长将在2020年末增加对更高分辨率内容和虚拟现实等更丰富的媒体格式的需求,然后随着能源消耗的增加而急剧增加。

社交媒体提供了另一个不受控制的能源使用案例。 根据Uptime Intelligence的研究,葡萄牙足球明星C罗(Cristiano Ronaldo ) )在这篇文章写作时拥有这个平台最多的追随者。 )每次向Instagram发布照片时,超过1亿888万粉丝超过24兆瓦时) ) MWh )的能量。

流媒体在全球流量中所占比例最大,在全球范围内稳步上升,成为互联网高能耗企业。 流式传输消耗2.5小时的高清(电影为kWh )能量。 但是,4K (超高清)流媒体——在2020年开始成为主流后,——将接近3千瓦小时,增长了3倍。

协议提出及设计

我们思考了数据中心本身对世界碳排放的影响。 穿透到底是两者。 第一,数据中心建设过程中会产生碳排放,第二,数据中心日常使用会产生碳排放。

建设过程涉及原材料(如钢材、水泥等)的生产、人力消耗、当地土地植被对自然资源的破环等方面,可抽象为建筑建设的碳排放,并遵循各国各地的标准。 其中重点介绍了数据中心日常使用产生的碳排放。

首先,让我们看一下数据中心日常使用所消耗的资源配置。 大致分为包括IT设备、冷却系统、照明和其他附属部分在内的几个部分。

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服务器的运行需要一定的温度限制,在计算时会消耗大量能量并释放热量,因此冷却系统需要持续散热。 数据中心的能源效率指标有一个叫做PUE:的统一参数

PUE是Power Usage Effectiveness的简称,是衡量数据中心能效的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比,dcie (数据中心基础设施)

PUE=数据中心的总设备功耗/IT设备功耗,PUE为比值,基准为2,表示越接近1,能源效率越高。

电源效率(PUE )值已成为国际上比较流行的数据中心电源效率衡量标准。 PUE值是指数据中心消耗的所有能量与IT负载消耗的能量之比。 PUE的值越接近1,表示一个数据中心的绿色化越发展。

关于冷却系统,目前主流的大致有3种方案:

数据中心各种冷却系统概述

基于空气的冷却系统为服务器机房提供冷气。 服务器机架通常位于“冷气”和“暖气”通道中,控制气流,消除热气和冷气的混合。 由于热容量和传热系数低,空气不是好的传热介质,能耗高,限制了服务的紧凑性,废热温度相对较低。

基于液体的冷却系统使用水等液体进行散热。 这可以通过使水在微通道中循环,用与服务组件直接接触的冷板式换热器进行热交换来实现。 水和液体通常具有明显优于空气的传热性能。 基于液体的冷却系统可以实现更紧凑的数据中心,减少冷却所需的能源,提高散热温度。

两相冷却是一种新的数据中心冷却技术形式。 制冷剂在冷板式热交换器中蒸发,散失的能量作为热能储存。 这样可以通过更大的热通量和冷却剂来调节温度,从而实现计算密度更高的系统。

我们希望以PUE这一关键功耗参数为中心,鼓励全球建立、使用和升级环境友好型数据中心,从而限制低功耗节点。

为此,我们提出了世界数据中心的碳排放点(DCCC )。 对于未满足PUE指标的数据中心,需要购买一定数量的DCCC来抵消碳足迹,但PUE表现出色的节点可以将DCCC销售到市场。

第二个重要的参数是使用率。 建设在世界各地的数据中心,使用率差异很大。 对于PUE好、利用率低的数据中心,可以通过将空闲资源访问资源共享市场(如MESON )来获取DCCC,然后销售DCCC来获得额外的收入。 PUE较差的数据中心需要从市场上购买DCCC。 此外,还可以共享空闲资源以抵消DCCC之间的差异。

如何在数据中心维度构建碳排放交易协议?

除了上一部分提到的两个PUE和利用率外,另一个重要参数是提供给数据中心的能源结构。 在协议未来的发展过程中,还可以考虑引入电力供应的能源结构作为DCCC的参数。

DCCC 使用场景

MESON将成为第一个支持使用DCCC的市场。 MESON试图解决带宽资源闲置的问题,自下而上建立了带宽聚合和交易的市场。

PUE满足标准的节点可以将资源贡献给MESON网络来获取一定数量的DCCC,PUE不满足标准的节点可以将资源贡献给MESON网络来获取DCCC的差额。

DCC成为MESON中交易资源的重要参数,对于DCCC不足的节点,MESON中交易的收益和排名有一定的限制。 对于DCCC良好的节点,可以在资源交换的市场中获得更大的优先级。 我们想在世界上建立一个平台。 并且,希望该平台为人类的可持续发展做出贡献,通过DCCC尝试实现市场调节资源的供给结构。

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欧美碳排放交易机制设计

欧盟:

碳交易市场是世界上第一个主要的碳排放权交易系统,2005年启动的强制性欧盟EU-ETS市场是世界上最大的碳交易市场。

碳排放权配额: 2005年-2012年,欧盟各国提出国家分配方案(NAP ),经欧盟评估实施,以免费发放为主,拍卖为辅。 从2013年开始,欧盟统一限制排放总量,通过拍卖方式代替免费发放。 碳价格:欧盟采用总量控制模式调整价格。 清洁发展机制(CDM )和共同履行(JI )产生的碳信用可以转化为配额的供应。 理论上,供给越多,价格就越低。 2018年引入市场稳定储备制度(MSR ),将往年的余额配额转移到第二年,将第二年的新拍卖配额按一定比例减少,从而消化积累的大量未使用配额。 另外,政府还继续推行市场配额总量逐年缩小、配额折扣延迟拍卖、提高超额排放处罚力度等政策。 据此,从2016年年中到2021年4月,碳价格从约4欧元/吨暴涨至超过44欧元/吨,目前为56欧元/吨左右,创历史最高法律制度。 欧盟现有的010-3010温室气体计划(RGGI ),其中明确规定了监管主体、监管方式、监管方式。

初始配额总量设置:合计确定各州配额总量,各成员州根据历史碳排放情况分别设置初始配额总量。 配额机制:区域温室气体倡议(RGGI )的大部分配额以拍卖形式分配,一律采取统一价格、单轮密封招标、公开拍卖的形式。 RGGI配额拍卖在世界能源解决方案的拍卖平台上举行,由纽约梅隆银行结算。 监测、报告和筛查(MRV )机制: RGGI排放控制企业需要安装污染物排放连续监测系统,必须在规定的时间向相关部门提交相关数据报告,审查排放控制企业的CO2排放数据。 监督与管理机制: RGGI碳市场监管由RGGI公司、各成员州环保部门和第三方机构共同组成。 西部气候倡议(WCI )

WCI扩大了排放交易系统的行业覆盖范围,包括电力行业在内的主要排放源被纳入加州碳市场。

初始配额总量设定:为了不影响大规模工业排放源的市场竞争力,初始配额的发放以免费为主。 随着碳市场的发展,更高比例的配额将通过拍卖进行分配。 拍卖的价格可以为碳市场的定价提供参考。 拍卖每季度举行一次。 拍卖收益可以弥补用户电费的增加和低碳项目和清洁能源投资的发展。

此外,加州碳市场为电力行业的参与设计了较为特殊的机制。 发电企业无法获得免费配额,需要从1级、2级市场购买,但输电企业可以销售所有获得的免费配额。 这样做抑制了电价,也促进了电力行业的清洁转型和清洁能源的发展。 2013年至2016年间,加州内主要化石发电类型——天然气发电机下降9.5%,发电量下降18.2%;非化石发电型光伏装置增加1.8倍; 太阳能发电量增加了3.6倍。

美国:

从资源这个维度看碳排放,是资源的供给侧应该买,还是资源的需求、使用侧应该买? 举几个例子,乘坐飞机时,每个乘客应该为产生的碳足迹买单,还是提供该航线的航空公司买单; 电力是发电站为了碳排放应该买,还是该电力的使用者应该买,区块链开采是运行BTC挖矿机的人应该买,还是使用BTC网络的人应该买(Bitmex购买碳信用)。 我们认为两端都必须抓住。 关于需求方,以鼓励自主为主,关于供给方,需要一定的强制约束。

需求侧还是供给侧买单

我们在数据中心维度建立了碳排放交易协议,引入了PUE、使用率、供电结构等指标,并尝试用DCCC进行了具体的测量。 协议本身还是初期,我们希望抛砖引玉,让更多的有志人士一起参与这个协议的讨论和管理。

附录

3559 www.Tesla.com/ns _ videos/2020-Tesla-impact -报告. pdf

359 blog.bitmex.com/bitcoins-carbon-footprint

3359 blog.sintef.com/sintefenergy/this-is-how-reduce-data-centers-carbon-footprint /

359 www.mdpi.com/1996-1073/10/10/1470

3559 www.nature.com/articles/d 41586-018-06610-y

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