通信行業(yè)深度研究：兼論通信板塊碳中和背景下的投資機會

通信行業(yè)深度研究：兼論通信板塊碳中和背景下的投資機會

一、通信設備和IDC機房是通信行業(yè)碳排放主要來源

1.12020年通信行業(yè)占全球碳排放總量的4%左右

根據(jù)國際能源署與法國GreatIT聯(lián)合發(fā)布的《Theenvironmentalfootpointofthedigitalworld》，2019年全球碳排放總量約330億噸，2020年全球碳排放總量約為310億噸，同比減少5.8%。各行業(yè)的碳排放占碳排放總量的比重基本穩(wěn)定，我們選取2019年通信行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)作為分析對象。2019年信息通信行業(yè)（ICT）碳排放量約為14億噸，占全球碳排放總量的4.2%。在ICT行業(yè)碳排放總量中，通信網(wǎng)絡環(huán)節(jié)（CT網(wǎng)絡環(huán)節(jié)）/數(shù)據(jù)中心/用戶終端碳排放量分別占比22%/15%/63%。

通信網(wǎng)絡環(huán)節(jié)（CT網(wǎng)絡環(huán)節(jié)）的二氧化碳主要在通信設備運行/制造/運輸/安裝過程中產(chǎn)生。其中通信設備運行過程中產(chǎn)生的碳排放量最高，占整個通信網(wǎng)絡環(huán)節(jié)碳排放總量的75%。隨著5G基站加快部署，通信設備運行過程中產(chǎn)生的碳排放量將迅速增加，根據(jù)中國移動設計院數(shù)據(jù)，通信設備運行過程中產(chǎn)生的碳排放量預計將由2019年的2.3億噸，增長至2025年的4.1億噸，增幅達到78%。

在數(shù)據(jù)中心方面，伴隨著數(shù)據(jù)流量的爆發(fā)式增長以及算力成本的普遍下降，全球算力資源有望實現(xiàn)大幅增長，全球數(shù)據(jù)中心耗電量也將隨之急劇增加。根據(jù)中國電信數(shù)據(jù)，2020年中國電信數(shù)據(jù)中心能耗占公司總能耗的20%，通信基站能耗占比為39%，通信機樓及其他的占比為41%。增量方面，2021年1-7月，中國電信5G基站帶來的能耗增量占總能耗增量的比重最大，超過50%；IDC帶來的能耗增量占比為32%，網(wǎng)絡及其他帶來的能耗增量占比為17%。數(shù)據(jù)中心和通信設備運行產(chǎn)生的碳排放主要來自二者的電力能耗。

1.25G基站數(shù)量的增長以及單站耗電量的增加造成5G基站碳排放大幅增長

根據(jù)中國移動研究院數(shù)據(jù)，2019年全國通信網(wǎng)絡運行環(huán)節(jié)中，機房/通信站點/站點維護各環(huán)節(jié)碳排放量分別為7391萬噸/15201萬噸/734萬噸，分別占通信網(wǎng)絡運行環(huán)節(jié)碳排放總量的31%/65%/4%。在所有通信設備中，通信站點（包括無線、固定接入）碳排放量最高，其中單個無線接入設備年碳排放量達22噸，總數(shù)量為650萬個，相較固定接入設備碳排放總量更高。

無線接入設備中，4G基站電能消耗量占無線接入設備電能消耗總量的比例最高，為56%，5G基站次高，目前占電能消耗總量的9%，但是5G基站未來總量更多，單基站能耗更高，5G基站將是未來通信設備能耗的最大增長點。

5G基站數(shù)量較4G基站更多。5G信號頻率比4G高2-3倍，信號衰退速度更快，同一區(qū)域5G基站數(shù)量更多。同時在盲點區(qū)域會覆蓋一定數(shù)量的微基站，保證信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，因此5G基站總數(shù)將較4G基站更多。根據(jù)三大運營商公告，中國移動將在2021年建設2.6GHz的5G基站共12萬座，在2021年以及2022年建700MHz基站約48萬座（與廣電合建，分兩年建完）；電信以及聯(lián)通將在2021年建3.5GHz以及2.1GHz基站一共32萬座。2022年5G建設仍然投入較大，預計總建設數(shù)量約為80萬座。根據(jù)賽迪顧問預測，到2026年我國5G宏基站數(shù)量將達到475萬個，小基站數(shù)是宏基站數(shù)的2倍，即950萬個，宏基站和小基站數(shù)總計超過1400萬個。

5G基站集成度更高、數(shù)據(jù)傳輸量更大，能耗是4G基站的3倍。根據(jù)5G基站節(jié)能技術白皮書（2020）統(tǒng)計，中移動使用的5GNR主流基站帶寬由4G的幾十兆變?yōu)?60/200兆，收發(fā)通道數(shù)從原來的8通道變?yōu)?4/32通道，發(fā)射功率從100多瓦變?yōu)?40/320瓦。

AAU功耗增加是5G基站能耗增加的主因。根據(jù)中國能源報數(shù)據(jù)，基站能耗構成中，基站主設備占45%、空調(diào)系統(tǒng)占40%、電源系統(tǒng)占12%，其他能耗占3%。其中基站主設備可以分為AAU(有源天線處理單元)和BBU（室內(nèi)基帶處理單元）兩大部分，AAU的功耗約占基站主設備能耗的90%，是基站能耗的主要組成部分。AAU功耗按照功能模塊可分為功放、小信號、數(shù)字中頻和電源功耗。隨著業(yè)務負載情況的變化，AAU中各功能模塊的能耗比例也隨之發(fā)生變化。

在滿載條件下，功放的能耗占比最高，占AAU總能耗的58%；在30%負載的條件下，功放的能耗占AAU總能耗的比例與數(shù)字中頻模塊能耗占比相接近，分別為36%/34%，小信號部分能耗占比由滿載條件下的16%提升至25%；在空載條件下，數(shù)字中頻部分的功耗占AAU總能耗的比例最高，平均約為46%。因此，在研究5G通信設備的節(jié)能技術時，不僅要提升功放效率，降低功放能耗，在5G建設初期負載較低的情況下，更需要降低小信號和數(shù)字中頻模塊的基礎能耗。

據(jù)中國能源報預測，5G基站的用電量將由2020年的不足200億千瓦時迅速攀升至2025年的3500億千瓦時左右，5G基站高能耗已經(jīng)引起廣泛關注。使用基站降耗新技術以及新材料等的運用將有效降低5G基站的碳排放量。

1.3數(shù)據(jù)中心耗電量巨大，存在巨大優(yōu)化空間

國內(nèi)數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)量快速增長，未來5年CAGR可達16.7%。隨著云計算的興起，在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的建設浪潮，2020年全球公有云計算市場規(guī)模為2253億美元，同年全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量為42.2萬座，超大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量為597座。目前國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)量約為285萬架，根據(jù)科智咨詢預測，到2025年機柜數(shù)量可以達到616萬架，CAGR為16.7%。

數(shù)據(jù)中心耗電量巨大，存在較大優(yōu)化空間。根據(jù)中國IDC圈數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增多，2020年數(shù)據(jù)中心的耗電量占國內(nèi)總用電量的比例超過2.3%，且數(shù)據(jù)中心耗電量占全社會用電量比重逐年攀升。早在2015年全國的大數(shù)據(jù)中心的耗電量已達1000億Kwh，相當于三峽電站全年的發(fā)電量，2018年這個數(shù)值達到1609億Kwh，超過上海全年的社會用電量，預計到2030年，全球的大數(shù)據(jù)中心就能消耗掉世界30%左右電力。

數(shù)據(jù)中心的能耗分IT設備能耗、空調(diào)能耗、供電能耗和照明能耗四部分，由服務器、存儲和網(wǎng)絡通信設備等所構成的IT設備系統(tǒng)所產(chǎn)生的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的46%（其中服務器系統(tǒng)約占50%左右，存儲系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡通信設備約占15%），空調(diào)系統(tǒng)占比為41%，電源/照明系統(tǒng)能耗占比分別為10%/3%。

PUE（PowerUsageEffectiveness）是衡量數(shù)據(jù)中心運行效率的指標，=（cooling+power+lighting+）/，其越接近于1，代表數(shù)據(jù)中心對于電能的利用越有效率。根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.6，較2012年已有明顯改善，但依然有85%的受訪企業(yè)數(shù)據(jù)中心的PUE值在1.5-2.0間，PUE值仍存在較大提升空間。

政策引導，出臺多項措施和指導意見，推動我國IDC企業(yè)節(jié)能減排。為實現(xiàn)我國2060年碳中和目標，國家出臺多項政策引導支持新型數(shù)據(jù)中心建設和節(jié)能減排的推進。大力支持采用可再生能源與節(jié)能減排技術建設綠色云計算數(shù)據(jù)中心。提出淘汰高能耗老舊設備，提升水資源利用效率和清潔能源應用比例以及回收利用廢舊電器電子產(chǎn)品等具體要求。根據(jù)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》，到2030年底，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE需降低到1.3以下，嚴寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下。

對于PUE較高的數(shù)據(jù)中心，改造機房制冷設備、提升能源利用效率，是當前降低數(shù)據(jù)中心PUE，達到減排要求的關鍵。

二、國內(nèi)企業(yè)降碳提升空間大，海外企業(yè)“零碳”成效顯著

國內(nèi)外通信運營商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭積極部署節(jié)能減排方案，制定減排規(guī)劃。其中，國外通信運營商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭基本完成基站、數(shù)據(jù)中心設備改造，現(xiàn)階段多使用可再生能源達成碳減排目標；國內(nèi)廠商在碳減排方面進展稍慢，目前節(jié)能重點仍在空調(diào)降溫技術、基站節(jié)能技術研發(fā)、老舊設備改造等方面。我們認為當前國內(nèi)通信行業(yè)碳減排領域的投資機會主要集中于基站節(jié)能新技術研究、機房更新改造、精密溫控設備制造、新能源發(fā)電設備制造等板塊，未來我國碳減排路徑將向國外路徑看齊，大量使用新能源、綠色能源。

2.1使用新能源以及提升基站機房能效是運營商碳減排的主要方式

2.1.1中國移動建設綠色新基站，節(jié)能減排成果顯著

創(chuàng)新5G基站節(jié)能技術，建設綠色新基站。移動通過應用天線與射頻濾波器一體化、3DMIMO、高效散熱外殼等新設計，使用GaN氮化鎵等新材料，關注濾波器件插損、等效設備功耗等新指標，引領產(chǎn)業(yè)不斷降低設備功耗、提升設備能效。“十三五”期間基站設備滿載功耗下降20%。公司還全網(wǎng)廣泛開啟4G網(wǎng)絡符號關斷、通道關斷、載波關斷和5G網(wǎng)絡亞幀靜默、通道靜默、深度休眠等節(jié)能功能。通過應用站點級節(jié)能技術，公司2020年4G網(wǎng)絡節(jié)電約10.6億度。自2017年開始，公司針對老舊通信機房啟動專項節(jié)能改造，組織全集團因地制宜采用冷源優(yōu)化、冷量分配優(yōu)化、末端設備優(yōu)化、濕膜加濕等措施，降低機房PUE，提升能效，節(jié)約用電。截至2020年底，移動已完成超過2200個通信機房的改造，每年節(jié)電約2億度。

推動ICT技術與產(chǎn)業(yè)融合，降本提效促節(jié)能。中國移動自2007年以來連續(xù)十四年開展“綠色行動計劃”，加強管理和技術創(chuàng)新，控制企業(yè)能源消耗，推動社會綠色低碳發(fā)展?！笆濉逼陂g，中國移動集團實施了多項節(jié)能措施，累計節(jié)電近100億度，減少二氧化碳排放約630萬噸。同時公司深化信息技術與千行百業(yè)的融合創(chuàng)新，助力社會減排量超過8億噸。移動2020年單位電信業(yè)務總量綜合能耗水平較2015年累計下降86.5%；單位信息流量綜合能耗水平較2015年累計下降92.6%。

未來，中國移動將在推進數(shù)字化轉型、加快高質(zhì)量發(fā)展過程中，扎實履行央企責任，嚴控自身能源消耗和碳排放增幅，持續(xù)降低能耗強度和碳排放強度，助力國家盡早實現(xiàn)碳達峰、碳中和計劃。節(jié)能減排既為中國移動自身降低運營成本，也為新材料、新技術、新設備的供貨商帶來發(fā)展機遇。

2.1.2電信積極布局5G低碳技術與空調(diào)節(jié)能技術

根據(jù)中國電信數(shù)據(jù)，2020年電信綜合能耗為335.8萬噸標煤，二氧化碳排放量約837萬噸。其中電力能耗占91%以上，消耗約306萬噸標煤，二氧化碳排放量約763萬噸。為實現(xiàn)能耗雙控、節(jié)能減排的目標，中國電信開始大力推動5G低碳技術與空調(diào)節(jié)能技術應用。

充分利用AI節(jié)能技術，實現(xiàn)主設備自主節(jié)能與建、維、優(yōu)全過程管控。為降低主設備能耗，中國電信引入AI算法以業(yè)務反向影響電源和空調(diào)設施供電控制。公司聯(lián)合5G設備供應鏈伙伴，在采購環(huán)節(jié)以工作模式與功耗指標參數(shù)作為采購標準，在建設過程中推進5G基站無機房、無空調(diào)建設。采用一體化機柜、分布式供電技術壓縮建設周期與成本，降低基站整體PUE，并在購后引入主設備的購后能效評估，對主設備及節(jié)能設備實行全生命周期的能效閉環(huán)管理。

研究空調(diào)節(jié)能新技術，應用清潔能源降低石化能源消耗。中國電信在基站與機房空調(diào)中大量應用空調(diào)節(jié)能成熟技術?；究照{(diào)應用自清潔、新風等節(jié)能技術，機房空調(diào)應用氣流組織優(yōu)化、新風、氟泵、熱管等節(jié)能技術，在氣候條件適宜的地區(qū)應用蒸發(fā)冷卻技術。同時電信也提出了自研的空調(diào)節(jié)能技術—液冷技術。液冷技術的冷卻效率遠高于傳統(tǒng)風冷技術，是未來ICT設備冷卻的發(fā)展方向。目前液冷技術已經(jīng)通過技術可行性驗證，小規(guī)模應用于數(shù)據(jù)中心服務器領域，節(jié)能效果顯著。電信對節(jié)能考核機制的引入無疑使基站機房優(yōu)質(zhì)溫控設備廠商和基站節(jié)能降耗新技術的設備供應商在采購中更占優(yōu)勢。

2.1.3聯(lián)通研發(fā)智能機房空調(diào)系統(tǒng)，提升基站能效

2021年中國聯(lián)通發(fā)布《“碳達峰、碳中和”十四五行動計劃》，明確實施“3﹢5﹢1﹢1”行動計劃。其中“3”是指圍繞低碳循環(huán)發(fā)展建立3大碳管理體系——碳數(shù)據(jù)管理體系、碳足跡管理體系、能源交易管理體系，完善能源指標體系，繪制重點用能設備碳足跡，并有序參與碳排放權交易市場?！?”是指聚焦5大綠色發(fā)展方向：一是推動移動基站低碳運營，推廣極簡建站、潮汐節(jié)能等技術，有序提高清潔能源占比；二是建設綠色低碳數(shù)據(jù)中心，通過供電降損簡配、空調(diào)利用自然冷源等，提高系統(tǒng)能效；三是深入推進各類通信機房綠色低碳化重構；四是加快推進網(wǎng)絡精簡優(yōu)化、老舊設備退網(wǎng)；五是提高智慧能源管理水平?！?”是指深化拓展共建共享，深入推進行業(yè)基礎設施資源共建共享。最后一個“1”是指數(shù)字賦能行業(yè)應用，助力千行百業(yè)節(jié)能降碳。

早在“十三五”期間，中國聯(lián)通就已在節(jié)能降碳工作上取得積極成效。在提升基站能效方面，中國聯(lián)通自主研發(fā)的智能雙循環(huán)（氟泵）多聯(lián)模塊化機房空調(diào)系統(tǒng)、5GBBU豎裝機框獲國家實用新型專利。公司廣泛采用符號、通道、載波等不同層級節(jié)能策略，并對5G網(wǎng)絡節(jié)能方案進行試點。同時聯(lián)通圍繞早期投產(chǎn)的高能耗通信機房及IDC機房分批改造，并積極推進建設綠色低碳數(shù)據(jù)中心，推廣蒸發(fā)冷卻、新風等技術。截至2020年底，中國聯(lián)通共有17個數(shù)據(jù)中心入選國家綠色數(shù)據(jù)中心，占聯(lián)通總數(shù)據(jù)中心數(shù)量的16%。對通信機房老舊設備的改造以及對數(shù)據(jù)機房運營效率的提升是聯(lián)通當前雙碳達標的主要途徑。

2.1.4海外先進運營商主要通過使用新能源降低碳排放

北美通信巨頭積極使用綠色能源。2018年12月，美國通信巨頭Verizon宣布，到2025年將使用超50%的可再生能源。2019年2月，公司設立10億美元綠能債券計劃，用于提升能源效率、購買可再生能源和其他永續(xù)能源。2019年4月底，公司宣布2035年要達到范疇1（Scope1）與范疇2（Scope2）零碳排放目標（范疇1指企業(yè)營運的直接碳排放，包括原料、產(chǎn)品、廢棄物、員工交通運輸?shù)?，范?指企業(yè)使用能源的間接碳排放）。另外兩家運營商AT&T和T-Mobile沖刺能源綠化的腳步更快，2018年T-Mobile就已宣布要在2021年達到100%可再生能源目標。AT&T也積極購買綠色能源，2018年購入820百萬瓦風能發(fā)電容量。據(jù)可再生能源買家聯(lián)盟（RenewableEnergyBuyersAlliance）統(tǒng)計，AT&T2018年在企業(yè)購買可再生能源榜上名列第二。

歐洲行業(yè)協(xié)會發(fā)揮牽頭作用，由專業(yè)機構完成排放數(shù)據(jù)監(jiān)測與減排規(guī)劃。2019年在GSMA倡導下超過50家移動運營商開始通過CDP全球披露系統(tǒng)披露各自的氣候影響、能源及溫室氣體(GHG)排放情況。英國電信運營商巨頭Vodafone選擇碳信托制定每年的碳足跡測算報告，對范疇1、2及范疇3（企業(yè)價值鏈中過程中的間接排放）碳排放做全面測算，并輔助制定減排戰(zhàn)略規(guī)劃。

日韓運營商通過與設備商合作研發(fā)節(jié)能技術，采用自發(fā)電減少溫室氣體排放。2021年6月，日本前三大移動運營商KDDI與諾基亞宣布在日本實驗首個Airscale液冷基站，這項技術可將基帶冷卻系統(tǒng)能耗低70%以上。同時，通過熱能的重復利用，還能進一步提高效率，最終可使二氧化碳排放量減少至80%。韓國通信運營商SKC&C提出將通過擴充環(huán)保自發(fā)電設備和擴大再生能源的使用，于2040年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。公司計劃利用板橋和大德數(shù)據(jù)中心建筑物的屋頂和停車場進行發(fā)電設備的鋪設，在2021年內(nèi)追加增設500千瓦太陽能設備。

國外電信運營商對新能源、綠色能源使用比例的加大對我國運營商未來發(fā)展有著積極借鑒意義，相關光伏、風電、儲能企業(yè)的配套設備供應商有望在運營商完成設備改造、提升運營效率等第一階段目標達成后向新能源、綠色能源使用的第二階段邁進過程中受益。

2.1.5國內(nèi)運營商主要通過節(jié)流降低碳排放，海外運營商主要通過開源達到“零碳”

海外運營商和國內(nèi)運營商在碳減排的路徑選擇上雖然存在進度上的差異，但二者殊途同歸。國內(nèi)運營商現(xiàn)階段以降低現(xiàn)有設備能耗以期達到碳減排目的為主；而海外運營商已充分利用好現(xiàn)有資源，即已完成了降碳的目標，正在使用綠色能源達到“零碳”的路徑上突飛猛進。

2.2降低數(shù)據(jù)機房能耗是國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭的主要減排路徑

國際互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭大多承諾在2030年以前實現(xiàn)碳中和，并將100%使用可再生能源作為更高遠的目標。國際和國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)通信巨頭企業(yè)都在數(shù)據(jù)中心降碳技術的研究和探索上尋求突破。

2.2.1微軟、Facebook、蘋果、亞馬遜以使用新能源為主，運用新技術為輔降低碳排放

2017年微軟與McKinstry和Cummins合作建立世界上第一個天然氣數(shù)據(jù)中心。在這個試點中，機架直接連接到天然氣管道，并完全由集成燃料電池供電。這一設計可以顯著減少發(fā)電、傳輸和功率轉換過程中的能量損失。此前的數(shù)據(jù)中心均由電網(wǎng)供電，電網(wǎng)從發(fā)電廠流經(jīng)多個變電站和輸電線路，再轉換為數(shù)據(jù)中心所需的正確電壓才能使用，過程中會消耗部分電能。而燃料電池直接由天然氣管線供電，可以消除傳輸過程中發(fā)生的能量損失。同時由于供應鏈中的零件減少，潛在的故障點會相應減少，有助于提高公司數(shù)據(jù)中心的質(zhì)量并降低配電、電源調(diào)節(jié)和基礎設施備份時產(chǎn)生的成本。此外，微軟自2020年7月起開始征收內(nèi)部碳稅，費用由公司各業(yè)務部門根據(jù)其碳排放量支付，收集的資金用于支付公司可持續(xù)改造的費用。公司預計2030年將其絕對碳排放量減少75%，預計2050年清除公司自1975年成立以來直接或通過電力消耗排放的所有碳。

Facebook致力于建設高性能數(shù)據(jù)中心，通過建設消除能源浪費、減少耗能、使用更環(huán)保產(chǎn)品的數(shù)據(jù)中心來實現(xiàn)節(jié)能減排目標。公司數(shù)據(jù)中心使用100%可再生能源并通過高效設計節(jié)約能源和水。公司所有數(shù)據(jù)中心項目均獲得LEED金牌認證。Facebook數(shù)據(jù)中心使用了來黃麻纖維的天然衍生物纖維填充聚丙烯(NFFPP)作為服務器硬件中具有高碳影響的特定組件的潛在替代品。公司針對機架內(nèi)外的許多不同部件，包括適配器、母線蓋和服務器內(nèi)部的其他機械部件分別對這一材料進行開發(fā)和測試。公司節(jié)減排措施取得積極成效。其數(shù)據(jù)中心電力使用效率一直領先全行業(yè)，2016-2020年PUE維持在1.0左右，低于行業(yè)平均值1.5。用水效率（WUE）維持在0.3以下，顯著低于行業(yè)平均值1.8。

互聯(lián)網(wǎng)公司巨頭蘋果和亞馬遜也對其數(shù)據(jù)中心實施了嚴格的減排、提高效率的措施。蘋果在其數(shù)據(jù)中心運營中保持使用100%可再生能源供電。亞馬遜AWS網(wǎng)絡服務同樣使用100%可再生能源進行供電，AWS能源效率比本地數(shù)據(jù)中心高88%，基礎設施能效比行業(yè)平均高3.6倍。

2.2.2谷歌、Equinix通過使用新技術降低能耗，減少碳排放

谷歌的數(shù)據(jù)中心采用先進的冷卻技術，使用高效蒸發(fā)冷卻和外部空氣代替機械冷卻器。通過安裝智能溫度和照明控制并重新設計電力分配的方式最大限度減少能源損失，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。同時谷歌還通過機器學習提升能源使用效率，其機器學習系統(tǒng)能夠減少數(shù)據(jù)中心40%的能源消耗，相當于在考慮電氣損耗和其他非冷卻低效問題后，總體PUE減少了15%。在提升電力效率與采購可再生能源的同時，谷歌數(shù)據(jù)中心也進行了循環(huán)經(jīng)濟實踐。公司不再使用的服務器會被分解成單獨的組件（主板、CPU、硬盤驅(qū)動器等），檢查并儲備為翻新庫存，從而延長硬盤的使用壽命。2009-2020年，谷歌公司數(shù)據(jù)中心PUE持續(xù)下降，2020年達新低1.10，2020年行業(yè)平均水平為1.67。谷歌數(shù)據(jù)中心消耗的能源減少了約6倍，其能源效率是典型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的兩倍。

數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè)Equinix承諾到2030年將碳排放量減少50%，并100%使用可再生能源。Equinix數(shù)據(jù)中心2018年至2020年期間供電能源中90%為可再生能源，到2030年這一比例有望達到100%。公司通過尋找創(chuàng)新方法來部署節(jié)能技術和發(fā)電解決方案。Equinix的自適應控制系統(tǒng)可以通過使用智能分布式傳感器和氣流主動管理來降低功耗并提高空調(diào)冷卻能力。封閉的冷熱通道通過使用物理屏障來減少數(shù)據(jù)中心供應通道中的冷空氣與排氣通道中的熱空氣的混合，從而降低能耗并實現(xiàn)更高效的冷卻。高溫冷凍水設定點通過提高冷凍水溫度以節(jié)約能源來降低數(shù)據(jù)中心PUE。間接蒸發(fā)冷卻裝置(IDEC)使用水蒸發(fā)的熱量，并在室外溫度允許的情況下利用空氣對空氣的冷卻來減少用水量。公司在紐約(NY6)的數(shù)據(jù)中心通過這一技術實現(xiàn)了1.21的年平均PUE。

海外高科技互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無疑在碳達標中走在最前列。除使用新能源等零碳技術，微軟等企業(yè)已著眼于征收碳稅等碳中和手段，完全實現(xiàn)了“碳減排”、“零碳”、“碳中和”三大目標。

2.2.3國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過節(jié)能降耗降低數(shù)據(jù)中心PUE值

騰訊公司巧妙利用余熱回收技術，大幅減少數(shù)據(jù)中心的能源消耗。騰訊數(shù)據(jù)中心目前采用的是第四代T-block技術，擁有更高效率的制冷和供配電架構。一個擁有30萬臺服務器的園區(qū)一年可節(jié)省2.5億度電。騰訊天津濱海數(shù)據(jù)中心采用了余熱回收的節(jié)能技術，將服務器產(chǎn)生的熱量回收，通過熱泵加熱市政管網(wǎng)里的水至55℃，直接用于辦公樓供暖，實現(xiàn)了降低碳排放和服務于人的雙贏。若回收天津數(shù)據(jù)中心冬季產(chǎn)生的全部余熱，熱量用于采暖可覆蓋46萬平方米，用于家庭采暖可滿足5100多戶居民的用熱需求。每年可以減少5.24萬噸碳排放，相當于種植286.4萬棵大樹。此外，2018年建成的騰訊貴安七星數(shù)據(jù)中心，經(jīng)工信部實測，其極限PUE值小于1.1，相比之下，同期國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的平均PUE約為1.73。而即將交付的騰訊清遠數(shù)據(jù)中心液冷實驗室，使用了冷板式液冷技術規(guī)?；瘧茫型麑?shù)據(jù)中心的極限PUE降低至1.06。

阿里通過使用清潔能源與自研浸沒式液冷技術顯著降低PUE。2020年3月至2021年3月，阿里巴巴國內(nèi)自營數(shù)據(jù)中心平均PUE約為1.3，低于全球平均水平。阿里云數(shù)據(jù)中心購買超2.8億度可再生能源，減少碳排放30萬噸。阿里在張家口市張北縣部署了華北規(guī)模最大的張北數(shù)據(jù)中心。得益于張北地區(qū)充沛的風能和太陽能，張北數(shù)據(jù)中心大量采用了綠色能源，促進可再生能源發(fā)展，加速公司能源消費向清潔低碳化轉型。除了充分利用清潔能源，阿里云還使用了浸沒式液冷技術進行數(shù)據(jù)中心的降溫。通過將服務器浸泡在絕緣冷卻液里，產(chǎn)生的熱量可直接被冷卻液吸收進入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零，節(jié)能效果超過70%，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心100%無機械制冷。再輔以模塊化設計、AI調(diào)溫等技術，張北數(shù)據(jù)中心的年PUE低于1.2，最低時可以達到1.09，達國際領先水平，每年可節(jié)約標煤8萬噸，相當于種植了400萬棵樹木。

華為通過BestDC數(shù)字化服務平臺降低數(shù)據(jù)中心各階段PUE。目前，大部分數(shù)據(jù)中心基礎設施系統(tǒng)都較為復雜，各能效指標間相互制約影響，依靠傳統(tǒng)人工手段難以快速、精準地實現(xiàn)能效最優(yōu)化。華為自研的BestDC通過PUE仿真設計、高效節(jié)能設備和AI節(jié)能調(diào)優(yōu)，實現(xiàn)了全面協(xié)同調(diào)優(yōu)，動態(tài)匹配負載和環(huán)境變化，有效降低數(shù)據(jù)中心能耗。在數(shù)據(jù)中心設計階段，BestDC可通過仿真計算給出不同負載和環(huán)境下可落地的PUE設計值，結合專家在線診斷給出優(yōu)化建議；交付階段，以高效設備匹配節(jié)能方案，實現(xiàn)低PUE；運維階段，基于AI算法實時調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)輸出的冷量與IT負載所需相匹配，減少因制冷過剩而浪費的能耗。在實踐中數(shù)據(jù)中心PUE可低至1.15，低于2020年全球數(shù)據(jù)中心的平均PUE1.59。

制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心最大的能耗系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的冷凍水解決方案系統(tǒng)架構復雜、能耗高，華為新一代數(shù)據(jù)中心解決方案，最大化利用自然冷源，大幅降低PUE，相較冷凍水解決方案，可節(jié)電超過20%，節(jié)水40%。華為在烏蘭察布云數(shù)據(jù)中心采用了FusionCol間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，全年平均PUE僅1.15，相對傳統(tǒng)解決方案，數(shù)據(jù)中心整體年節(jié)省電費12%。

國內(nèi)高科技企業(yè)碳達標的發(fā)力點聚焦于IDC數(shù)據(jù)機房運行效率的提升，對PUE值的重視將為溫控設備企業(yè)帶來市場空間增量。

2.2.4國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)使用不同方式降碳減排

互聯(lián)網(wǎng)高科技企業(yè)減碳的方式與通信運營商類似，依舊為提升運營設備效率，但數(shù)據(jù)機房是其減碳的唯一重點。海外科技巨頭同樣已完成降碳的第一階段目標，目前在零碳技術上積極探索。更讓人欣喜的是，部分企業(yè)已完成零碳目標，開始向中和歷史碳排放發(fā)力。零碳與碳中和會為光伏、風電、儲能等企業(yè)帶來較大的增長機會，為國內(nèi)企業(yè)指明了方向并對未來投資機會提供了借鑒。國內(nèi)高科技企業(yè)當前仍在降碳的環(huán)節(jié)中發(fā)力，一方面能耗的降低為企業(yè)自身運營節(jié)省了大量成本，另一方面國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)等科技企業(yè)與海外同行相比，更愿意將機房建設整體外包而不是自建機房、自研降溫技術。因此現(xiàn)階段國內(nèi)機房溫控設備提供商將迎來快速發(fā)展機遇。

三、開源與節(jié)流并行，科技板塊助力碳中和前景廣闊

通過對行業(yè)的對比研究發(fā)現(xiàn)，目前通信、互聯(lián)網(wǎng)等科技板塊達到碳中和方式主要有使用新能源、可再生能源、新材料、新技術和提升現(xiàn)有設備運行效率兩種。前者我們將其概括為開源，后者我們將其歸納為節(jié)流。

節(jié)流方面，電信運營商通過提升基站運營效率，節(jié)省電費，實現(xiàn)降本增效；通信設備商研發(fā)實力強大，使用新材料、新技術，助力運營商實現(xiàn)雙碳達標，提升營收規(guī)模，擴張市場份額；制冷設備供應商升級改造散熱設備，提升通信機柜、數(shù)據(jù)中心機房使用效率。我們應關注通信基站、通信機房、溫控設備領域的投資機會，并關注通信運營商、IDC運營商成本下降對盈利質(zhì)量的改善。開源方面應關注通信行業(yè)新能源、新設備使用情況，同時關注通信板塊中與新能源設備相關的細分賽道，如：海底光纜、儲能機柜溫控、機房UPS電源等行業(yè)。

3.15G基站節(jié)能新技術每年至少為運營商節(jié)省電費53億元

基站節(jié)能主要聚焦設備級、站點級、網(wǎng)絡級節(jié)能三大技術領域。設備級節(jié)能指使用更高效率的新架構、新材料、新功能，擴大液體散熱效率、高功放效率、高集成度器件的應用，實現(xiàn)整機功耗的逐年降低。站點級節(jié)能聚焦在加快亞幀關斷、通道關斷、深度休眠等基礎型節(jié)能技術方案的商用部署，加快設備關斷、智能節(jié)能等增強型節(jié)能技術方案的應用。

中國鐵塔和中國電信、中國聯(lián)通紛紛宣布“智能化關閉5G基站”，即以“高峰時間開啟，低谷時間關閉休眠”的形式來運行，以達到省電的效果。據(jù)相關數(shù)據(jù)計算，空載狀態(tài)下全時段開啟AAU深度休眠功能后，單個A9611型號的AAU每天將節(jié)省電費約6.09元，單個A96331A型號的AAU每天將節(jié)省電費約5.61元，單個A9622A型號的AAU每天將節(jié)省電費3.11元，平均每天節(jié)省5元左右。一個基站普遍布設3個AAU，當前共建設5G基站97.9萬站，則一天可以節(jié)省電費約1470萬元，一年節(jié)省53億元。隨著5G基站建設進度的推進，未來基站節(jié)能技術的重要性愈發(fā)凸顯。

基站節(jié)能技術助力三大運營商節(jié)省成本。截至2021年7月底，中國移動累計開通基站50.1萬站，中國聯(lián)通、中國電信累計開通47.8萬站。按照每個基站每天節(jié)省15元計算，僅智能化關閉一項技術將為中國移動每年節(jié)省電費約27億元。2020年，三大運營商電費支出約占營收的9%。以2020年為參照，5G節(jié)能技術的應用可為中移動當年提升毛利率0.4pct。

3.2溫控設備助力數(shù)據(jù)中心和通信機房、通信室外機柜節(jié)能降耗

數(shù)據(jù)中心和通信機房降低能耗的主要途徑是提升設備運行效率，降低PUE。隨著國內(nèi)移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展，海量數(shù)據(jù)的運算及存儲對數(shù)據(jù)中心基礎設施提出更高的要求。近年來，不斷提升的機柜功率密度和數(shù)據(jù)中心、通信機房節(jié)能降耗的需求推動數(shù)據(jù)中心和通信機房的制冷方案不斷發(fā)展。同時，數(shù)據(jù)中心和通信機房業(yè)務的實時性和高可靠性要求又對數(shù)據(jù)中心、通信機房制冷設備提出性能可靠、易維護的要求。通過對溫控系統(tǒng)的改造升級可以提升數(shù)據(jù)中心和通信機房用電效率，助力企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排。例如，間接蒸發(fā)冷卻作為當前最有效降低能耗的成熟技術已經(jīng)獲得廣泛認同，市場滲透率快速提升。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)利用直接蒸發(fā)冷卻后的空氣和水，通過換熱器與室外空氣進行熱交換，實現(xiàn)新風冷卻。由于空氣不會與水直接接觸，其含濕量不變，一次空氣變化過程是一個等濕降溫過程。與傳統(tǒng)新風自然冷卻及冷凍水冷卻系統(tǒng)相比，間接蒸發(fā)制冷具有室內(nèi)空氣不受室外環(huán)境空氣質(zhì)量的影響、噴淋加濕空氣不會影響室內(nèi)濕度、過濾器維護成本低、耗水量少、節(jié)能水平高等特點和優(yōu)勢。其他技術途徑如液冷技術，電子散熱技術等也都是企業(yè)數(shù)據(jù)中心、通信機房碳排放達標的主要手段。

戶外柜機散熱方案主要包括AC或DC電源戶外機柜空調(diào)、TEC熱點空調(diào)和熱交換器三種方式。AC或DC電源戶外機柜空調(diào)通過壓縮制冷實現(xiàn)吸熱和制冷。機柜空調(diào)主要用于帶走電氣元件消耗電能發(fā)出的熱量，為各類機柜內(nèi)部提供了理想的溫濕度環(huán)境，同時隔離了外界環(huán)境中的灰塵、腐蝕性氣體，延長電氣元件的使用壽命，提高機器系統(tǒng)運行可靠性。機柜空調(diào)的制冷方式分為蒸汽壓縮式、半導體式和壓縮空氣渦旋管冷卻式三種。TEC空調(diào)又稱穩(wěn)差電制冷，利用特種半導產(chǎn)生珀爾帖效應，即通過直體材料構成的P-N結，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀爾帖效應與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱流電制冷的一種新型制冷方法，溫控精確，適用于對溫度較敏感的設備。制冷后加熱以及制冷、加熱的速率都可以通過它的電流方向和大小來決定。熱交換器是一種引入室外自然冷源的設備，用于以有限的能耗進行熱交換。當溫差大時，設備將通過多層鋁制散熱片的過道有效地在機柜內(nèi)部的熱空氣與機柜外部的冷空氣之間交換熱量，使機柜成為恒溫的封閉系統(tǒng)，從而使機柜內(nèi)部的設備可以正常工作。

3.2.1國內(nèi)IDC溫控系統(tǒng)市場正在快速增長，21年市場規(guī)模預計將達181億元

自上而下測算2021年國內(nèi)IDC溫控系統(tǒng)行業(yè)規(guī)模約為205億元/年。根據(jù)SynergyResearch的數(shù)據(jù)，2019年Q3中國超大型數(shù)據(jù)中心在全球占比為10%。由于新建數(shù)據(jù)中心多為大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，所以我們以超大型數(shù)據(jù)中心的數(shù)量占比作為我國數(shù)據(jù)中心資本開支占全球資本開支的比例，即假設中國的數(shù)據(jù)中心資本開支占全球資本開支的10%。根據(jù)IBM的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心的建設成本中空調(diào)系統(tǒng)的占比為16.7%。

根據(jù)SynergyResearch的數(shù)據(jù)，2019年全球數(shù)據(jù)中心的資本開支為1560億美元，且Dell'Oro預計2021年全球數(shù)據(jù)中心資本開支將增長10%，假設數(shù)據(jù)中心每年資本開支增長10%，我國數(shù)據(jù)中心溫控系統(tǒng)市場規(guī)模2021年為205億元/年，可在2025年達到300億元/年。

3.2.2通信戶外機柜散熱設備市場空間伴隨5G新技術應用將進一步提升

通信戶外機柜主要用于室外無線通信基站，包括4G、5G基站等，是為戶外基站提供工作環(huán)境和安全管理的設施。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2018年我國通信機柜空調(diào)市場規(guī)模17.45億元，其中，戶外機柜空調(diào)市場規(guī)模13.80億元，同比增長12.7%。2014-2018年中國戶外機柜空調(diào)市場規(guī)模CAGR為11.5%。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預測，戶外機柜空調(diào)市場將隨著5G建設高峰的到來，于2022年達到33億元/年。2014-2022年中國戶外機柜空調(diào)市場規(guī)模CAGR為17.7%。運營商資本開支增加和5G基站建設的加快，將帶動戶外機柜空調(diào)市場空間迅速提升。

3.3通信企業(yè)借助強大科研實力，助力儲能、風電行業(yè)發(fā)展

如上文所述，海外互聯(lián)網(wǎng)巨頭與頭部運營商紛紛發(fā)展新能源作為節(jié)能減排的路徑之一，我國也在積極推動新能源發(fā)電設備的建設，作為實現(xiàn)雙碳目標的主要途徑。

風電與光伏有望成為主流清潔能源發(fā)電方式。根據(jù)中國能源局數(shù)據(jù)，2020年中國發(fā)電設備總容量22.0億千瓦時，其中雖然火力發(fā)電仍占主導地位，但風電與太陽能發(fā)電設備容量增幅顯著，風電發(fā)電容量為2.8億瓦時，較2019年同比增加34.6%，太陽能發(fā)電容量為2.5億千瓦時，同比增長24.1%，在所有發(fā)電設備中增速居前。

伴隨光伏與儲能裝機規(guī)模大幅提升、海上風能發(fā)電快速增長，相關通信設備供貨商如：機房電源、海底光纜等廠商擴大業(yè)務范疇，提升營收質(zhì)量。光伏儲能方面，通信機房電源供應商依托UPS領域的技術與市場渠道優(yōu)勢，業(yè)務向光伏逆變器、儲能變流器等領域拓展；風電方面，傳統(tǒng)通信光纜企業(yè)的海底電纜產(chǎn)品作為海上風電項目的重要構成，產(chǎn)品需求有望受到海上風電市場增長的強力驅(qū)動。

3.3.1光伏行業(yè)迅速增長，市場空間巨大，國內(nèi)光伏逆變器市場迎來增長

2020年全球光伏新增裝機預計可達130GW。在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降、多國發(fā)布碳中和目標以及綠色復蘇的推動下，預計十四五期間（2021-2025）全球每年新增光伏裝機約210-260GW。

截至2021年4月，已經(jīng)有120多個國家陸續(xù)宣布了碳中和目標，大多數(shù)國家將實現(xiàn)碳中和的目標時點設在2030-2050年之間。到2050年在全球溫控<=2℃的條件下，若要實現(xiàn)全球碳中目標，光伏和風能的裝機需求分別約為8828Gw和6044Gw，儲能的裝機需求為9000Gwh。

根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2020年中國新增光伏裝機48.2GW，同比增長60.1%。由于上半年受疫情影響，2020年光伏裝機主要集中在下半年，尤其是12月在搶裝潮的推動下光伏新增裝機達29.5GW，創(chuàng)單月歷史新高。為實現(xiàn)2030年中國非石化能源占一次能源消費25%的目標，十四五期間我國年均新增光伏裝機或?qū)⒕S持在70-90GW的區(qū)間內(nèi)。

光伏逆變器是光伏系統(tǒng)中的重要組件，用于將直流電壓轉換為固定頻率的交流電壓。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，光伏逆變器成本占光伏系統(tǒng)成本的11%。根據(jù)中國能源信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2013-2020年全球光伏逆變器出貨量CAGR達24.9%，2020年出貨量達185GW，預計2025年出貨量將攀升至327GW。

需求端，我國光伏新增裝機量連續(xù)8年居全球首位，內(nèi)需強勁。供給端，隨著ABB、Schneider等大型電氣巨頭陸續(xù)退出光伏逆變器業(yè)務，中國企業(yè)憑借人力成本和全產(chǎn)業(yè)鏈制造優(yōu)勢不斷擴大份額，2020年國內(nèi)光伏逆變器產(chǎn)能占全球的54.4%。供需雙重利好下，我國光伏逆變器廠商營收顯著提升，2016-2020年，Top10光伏逆變器廠商營收CAGR達33.2%。

3.3.2儲能設備配套需求增加，通信機房電源提供商進入儲能變流器市場

可再生能源發(fā)電側面臨的行業(yè)難題一方面在于新增的發(fā)電站并網(wǎng)可能對電網(wǎng)電壓、輸電頻率穩(wěn)定性帶來沖擊，另一方面“兩個細則”考核標準的出臺使得存量發(fā)電站一次調(diào)頻、響應功能等方面面臨的考核日益嚴苛。而發(fā)電側配置儲能設備可以幫助企業(yè)實現(xiàn)電能削峰填谷，從而提高發(fā)電效率，還可以為電力系統(tǒng)運行提供調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)壓、備用、黑啟動等輔助服務，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運作。此外根據(jù)相關政策規(guī)定，可以適當調(diào)低配置儲能設備的企業(yè)在功率波動、功率預測精度、調(diào)頻等方面的考核難度。發(fā)電側對儲能設備需求增加導致儲能市場重心發(fā)生轉移，中國儲能市場的重心已從2018年的電網(wǎng)側儲能、2019年火電儲能調(diào)頻，轉移至2020年的可再生能源并網(wǎng)儲能市場。

根據(jù)BNEF（彭博新能源財經(jīng)）的預測數(shù)據(jù)，2021年中國儲能市場空間將達到1.5-2GW，2021-2025年CAGR達19.9%。儲能變流器（PCS）作為儲能系統(tǒng)中的關鍵組成部分，決定了輸電質(zhì)量、動態(tài)性能以及電池壽命，PCS成本約占儲能系統(tǒng)建設成本的10%-20%（BNEF數(shù)據(jù)），其市場空間將伴隨儲能裝機量增加而提升。

3.3.3海底光纜設備助力海上風電新能源的使用

風電的諸多形式中，海上風電覆蓋面積廣、資源稟賦好、輸送成本低，發(fā)展?jié)摿薮?。我國在發(fā)展海上風電上具備區(qū)域優(yōu)勢。從全球的海上風向來看，我國的海域處于日本暖流風帶中，其空氣變化具有風速大、規(guī)律性強以及主導風向穩(wěn)定等特點。而且海風風速大、風功率密度高、風速穩(wěn)定，可為大容量海上風機的輸電提供穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎，發(fā)電量是陸上風電場的1.4倍。雖然我國沿海風能資源豐富，但由于海上風電相比陸上風電風險系數(shù)大、技術難度高、價格成本昂貴，政策仍是我國目前推動海上風電發(fā)展的主要因素。

據(jù)全球風能理事會（GWEC）數(shù)據(jù)，2020年全