深入：数据中心会造成空气污染吗？

数据中心的空气质量影响因设施的电力来源、电网结构以及是否使用现场发电而有很大差异。

在正常运行条件下且没有现场燃烧的情况下，数据中心排放的本地空气污染物非常少。但前提是它们的电力来源以及如何使用备用或现场发电。当化石燃料电厂在边际供电时，或者现场运行柴油或天然气发电机时，数据中心的活动可能会对周边社区的NOx和PM2.5等空气污染物产生影响。这些动态因市场和设施而异。

数据中心在现场排放什么

数据中心本质上是一栋装满服务器的建筑，配有配套的电气和冷却基础设施。在正常运行下，它既不燃烧燃料，也不排放烟气。最常见的常规排放是蒸发冷却系统产生的水蒸气。

由于IT负载产生大量热量，大多数现代设施不依赖现场炉或锅炉进行空间供暖。与定期燃烧天然气或燃油取暖或烹饪的建筑相比，数据中心在正常运行期间可以说是对空气质量相对友好的。

数据中心在投运后通常产生的车辆交通也相对较少。往返现场的员工很少（数据中心通常以低人员密度运行），材料交付在调试后显著减少（注意施工阶段可能排放密集）。因此，与运营中数据中心相关的交通相关排放，与工厂或大型仓库等设施相比，通常较为有限。

空气污染可能出现在哪里

运行中更复杂的部分是电力。数据中心消耗大量电力，而该电力的空气质量影响取决于上游发电来源。当电力由化石燃料生产时，相关排放可部分归因于需要该电力的负载——包括数据中心。

有几个因素决定了这种间接污染的程度和位置：

1、电力采购。从可再生能源采购大部分电力的设施相关排放较低，因为可再生能源发电在运行过程中不产生空气污染物。

2、电网电力与现场发电。大多数数据中心从电网取电，电网中的大型电厂通常每单位输出效率更高，并可能配备小型发电机所缺乏的排放控制。然而，一些设施使用现场发电——无论是日常使用还是补充电网电力——这往往效率较低，并可能导致更高的局部排放。

3、主用与备用。连续或频繁运行用于主电源的现场发电机会产生比仅用于偶尔测试和应急备用的发电机更多的排放。

4、燃料类型。对于现场发电，燃料很重要。天然气通常比柴油或其他高碳燃料产生更少的污染物。长期依赖柴油的设施可能产生更多的空气污染。

近期研究对局部污染有何发现

EPA的分析发现，数据中心邻近度与周边社区污染水平升高之间存在相关性。这表明居住在数据中心附近的人可能面临更高的空气污染水平。

然而，相关性不等于因果关系。现有研究并未充分考虑潜在的混杂变量——例如，在车辆交通和其他工业活动已导致污染升高的密集城区附近建设数据中心的倾向。它也没有一致区分仅依赖电网电力的数据中心和运行现场发电机的数据中心，后者对局部空气质量的影响更清晰。

简而言之，数据中心附近的居民通常看到更高的污染水平，但现有证据并不能断定数据中心在每种情况下都是污染的直接或主要来源。然而，在更广泛的尺度上，数据中心不断增长的电力需求几乎肯定会导致仍以化石燃料为主的电网总体排放增加。

大型数据中心一般配备有数量庞大的备用柴油发电机组

为什么单站点影响可能不同

设施的间接排放概况可能随时间变化，有时甚至是逐小时变化，因为基础能源结构和运行条件是波动的。

在太阳能高渗透率电网的晴朗白天时段，数据中心可能主要由太阳能供电。到了晚上，同一设施可能从化石燃料电厂获取更多电力。同样，拥有现场发电的数据中心，其排放随IT负载和运行时间变化——工作负载峰值可能增加发电机的使用，从而在发电机运行时增加排放。

这些动态使得在没有详细的、基于时间的电力来源和运行数据的情况下，难以对任何单一站点确定固定的空气质量影响。

运营商如何减少局部污染

总体而言，数据中心通过其电力消耗对空气质量产生负面影响，尤其是在依赖化石燃料的电网中。但影响程度因站点和运行模式而异。连接更清洁电网或采购可再生能源的设施，通常比依赖现场化石燃料发电或可再生能源渗透率有限的电网中的设施具有更低的间接排放。

希望减少空气质量影响的运营商可以：

1、优先采用清洁电力。将设施选址在可再生能源占比更高的电网上，签订长期可再生能源协议，并在可能的情况下，将用电与清洁能源进行小时级匹配。

2、最小化现场化石燃料发电。将柴油或天然气发电机的日常使用限制在真正的紧急情况和必要的测试范围内，并在可行的情况下评估更清洁的备用选项。

3、提高效率。通过高效的IT硬件、先进冷却（包括在气候适宜时使用自然冷却）以及积极的电力管理和工作负载优化来降低总能耗。

4、转移和塑造需求。利用需求响应、储能和工作负载调度，使用电与更清洁的电网时段对齐，并减少对高排放发电时段的依赖。

作者：Christopher Tozzi是一名技术分析师，在云计算、应用开发、开源软件、虚拟化、容器等领域拥有专业知识。

（全球储能网、新能源网综合）