碳足迹报告方法
本页介绍了碳足迹报告提供的针对客户的温室气体排放量报告背后的背景、概要方法和技术细节。日后对数据源和方法所做的任何更改都会记录在版本说明中。
碳足迹报告简介
为了帮助客户尽可能以最小的碳足迹经营业务，Google Cloud 提供了碳足迹工具。该工具可让每位客户了解从 Google Cloud 购买的产品对气候的影响，以便客户报告并采取措施来减少这些影响。
Google Cloud 客户通常会在多个区域使用各种 Google Cloud 产品组合，这使得跟踪其工作负载的碳足迹变得复杂。为了向客户提供量身定制的碳足迹报告，Google 会考虑为其内部服务提供支持的计算基础架构产生的碳排放量。Google 会将这些排放量分配给每项 Google Cloud 产品，并根据客户对这些 Google Cloud 产品的使用情况将排放量分配给客户。
碳足迹报告提供的 Google Cloud 客户温室气体排放量尚未经过第三方验证或确认。对计算方法或数据源进行任何更新都可能会导致计算结果发生重大变化，并且可能会导致碳足迹报告提供的当前和之前的 Google Cloud 客户温室气体排放量数据发生调整。
方法背后的原理
碳足迹报告根据广泛认可的温室气体核算体系碳排放报告和核算标准 (GHGP) 编写，该标准针对排放量报告提供了详细的指导。
由于 Google Cloud 会根据使用情况将排放量（包括 Google Cloud 的范围 1、2 和 3）分配给所有客户，因此客户可以将分配的 Google Cloud 排放量数据作为范围 3 排放量（与价值链相关的间接排放量）整合到自己的报告中。
碳足迹报告和信息中心使用的是 GHGP 的基于位置和基于市场报告标准。
按位置范围的二氧化碳排放量数据表示给定位置使用中的所有电力发电来源产生的排放量。按位置统计的排放量数据并未将 Google 的可再生能源购电协议或其他无碳电力合同纳入考量。因此，这些指标有助于客户了解其 Google Cloud 产品选择和使用模式如何影响温室气体排放，而无需考虑 Google 购买的无碳电力。
按市场统计的范围 2 排放量数据包括 Google 购买的无碳电力对相应数据中心的影响，计算方法和标准遵循 GHGP 的市场化方法和标准。如果 Google Cloud 客户希望为自己的产品和服务编制年度范围 3 排放量清单，则市场法足迹最有用。
碳足迹的计算是从底层到顶层进行的，在很大程度上依赖于 Google 数据中心内机器级电源和活动监控。这样，我们就可以将排放量分配给直接使用这些机器或推动机器购买决策的内部服务。最终，我们能够根据客户的具体使用情况，以此精细程度向客户分配排放量。
除了按位置统计和按市场统计排放数据对 Google 购买的零碳电力采用不同的核算方式之外，碳足迹在估算按位置统计和按市场统计排放量时，也使用了不同精细级别的排放因子：
- 每小时温室气体排放系数用于计算按位置统计的排放量。这是因为向电网供电的发电机在不断变化；每小时的温室气体排放系数会考虑每小时使用的发电源组合。与每小时电力负荷数据匹配后，此计算方法会生成一个排放量数据，该数据对电网的电力需求与用于供电的资源之间的关系非常敏感。排放量计算的精细程度更高，更适合优化工作负载的位置和时间，以减少运营温室气体排放量。
- 年度温室气体排放因子用于计算按市场统计的排放量。这是因为这些排放因子在企业温室气体会计的其他范围中最常用。这些排放因子与 Google 购买无碳电力的影响相结合，使其成为适合纳入报告范围 3 排放清单的数据源。
使用机器级数据和每小时排放因子是一种新方法，因此这些排放量报告尚未经过第三方验证或保证。虽然 Google 每年都会从获得认证的独立审核机构获得第三方保证，以确保 Google 的从上而下型足迹，但生成这些客户报告所需的数据流和流程尚未获得类似的验证或保证。不过，第三方对我们根据 GHG 协议计算和分配 Google Cloud 产品产生的温室气体排放量的方法进行了详细审核，以便对我们的工作进行批评和改进。随着工作不断完善，我们期待进一步优化。
边界
碳足迹报告涵盖以下活动产生的排放量：
- 范围 1
- 现场燃烧的化石燃料，例如用于备用电源的柴油、用于供暖的天然气，以及车队车辆使用的燃料。
- 数据中心 HVAC 系统冷却剂的逸散排放。
范围 2
- Google Cloud 产品的用电量，包括 Google 自有计算和网络设备以及冷却和照明等附属电力服务的用电量，无论是在 Google 自有数据中心内还是在他人自有设施内（基于位置和市场进行计算）。
范围 3
- 数据中心设备的上游生命周期（隐含）排放量。
- 数据中心建筑的上游生命周期（隐含）排放量。
- 与在 Google 数据中心工作的员工相关的商务差旅和通勤。
- 发电，但在输送和配送过程中会丢失。
- 用于发电网电力的燃料的提取、生产和运输。
碳足迹报告不包括因以下活动产生的排放量：
- 互联网服务提供商合作伙伴部署的小型设备产生的排放量。
- 部署在数据中心以外的 Google 网络设备产生的排放量。
- 数据中心设备和建筑物的下游报废排放量。
- 与电网发电设施和设备相关的嵌入式排放量。
调研方法
Google Cloud 会自动计算特定于客户的碳足迹报告（以下简称“碳足迹报告”）。本部分介绍 Google Cloud 如何进行这些计算。
主要概念
- Google Cloud 是一个共享计算平台。其计算资源（处理能力、内存、存储空间、网络等）由 Google Cloud 客户共享。
Google 的组织结构以功能单元（称为内部服务）为基础。内部服务是指在 Google 的数据中心机器上运行的特定软件功能。Google Cloud 产品使用内部服务，并以面向客户的产品单元 (SKU) 的形式进行消耗。
电力使用是 Google Cloud 温室气体排放量的主要来源之一。数据中心将计算资源整合到共用建筑物中。这些建筑物会消耗电力来运行计算设备，并为照明、制冷、电源系统和其他辅助需求提供额外电力。
电力由遍布世界各地的各类发电厂提供，这些发电厂各自连接到不同的电网。发电产生的温室气体因发电燃料（例如天然气、煤炭、风能、太阳能、水能）等因素而异。每个网格的发电来源各不相同，并且在一个网格内，来源也会在一天内有所不同。
将 Google Cloud 的电力使用量及其产生的碳足迹细分到特定产品和客户是一项技术难题。由于需要调用多层共享资源来满足客户的计算需求，因此确定客户的足迹非常复杂。通过开发新的分配方法和假设（详见下文），Google Cloud 可以生成适当且能代表每位客户的云计算使用情况和产品选择的客户足迹报告。
计算摘要
碳足迹功能首先会根据计算用量和数据中心资源需求计算能耗。然后，“碳足迹”功能会计算因使用电力而产生的按位置统计的碳排放量和按市场统计的碳排放量，并将这些排放量分配给客户，进而分配给每个客户购买的产品。然后，我们会将来自非电力来源的排放量按比例分配给每位客户和每件产品，从而增加每位客户和每件产品因使用电力产生的碳排放量。
按市场统计的排放量指标会将 Google 购买的清洁电力与相关数据中心负载进行匹配，以便在 Google 购买清洁能源的任何地方建立区域性按市场统计的电力排放系数。在基于市场的排放量报告中，区域性基于市场的排放量因子取代了基于位置的排放量因子。
能耗和对内部服务的分配
为了将机器总能耗分配给内部服务，Google 会将运行工作负载时的能耗（“动态功率”）与机器空闲时的能耗（“空闲功率”）分开评估。每台机器的每小时动态功率会根据相应的内部服务 CPU 使用情况分配给它在该小时支持的内部服务。系统会根据每个内部服务在数据中心内的资源分配（CPU、RAM、SDD、HDD）情况，为其分配机器空闲功率。
系统会根据每台机器在当小时的总能耗，按小时向每台机器及其用户分配固定的能耗。
Google 的共享基础架构服务会跟踪调用它们的其他内部服务的使用情况。这样，系统就可以根据这些内部服务的相对用量，将共享基础架构服务的能耗重新分配给这些内部服务。对于没有足够使用数据的某些内部服务，Google 会使用内部费用重新分配共享基础架构的能耗。
完成这些计算和分配后，我们会为每个数据中心中的每个内部服务分配每小时的电源用量。
电力产生的温室气体排放量：按位置统计的计算结果
Google 会按小时计算按位置统计的温室气体排放量，具体方法是将特定位置的能源使用量乘以电网电力碳排放强度系数。这反映了在能源消耗地点馈送到电网的实际电源组合（化石燃料、可再生能源等）。请注意，按位置统计的范围 2 碳排放量并未考虑能源购买选择或合同（例如能源属性证书 [EAC] 或购电协议 [PPA]）。
纳入碳足迹报告中的每小时电网碳排放强度数据仅涵盖与电力生产相关的排放量；不包括其他生命周期阶段。每小时的排放因子数据由 Electricity Maps 提供。如果没有 Electricity Maps 数据，Google 会使用国际能源署发布的因国家/地区而异的平均年碳排放强度系数。
为了计算排放量，Google 会将每个内部服务在每个位置的每小时能耗乘以相应时段和位置的适当碳排放强度因子，以确定内部服务在每个位置每小时按位置统计的电力碳足迹。
电力产生的温室气体排放量：按市场统计的计算方法
按市场统计的电力足迹是根据 GHGP 标准将 Google 购买的清洁电力与相关数据中心负载进行匹配而估算得出。
Google 每年都会计算其按市场统计的排放量，并会考虑我们签订了清洁电力合同的设施的实际发电量以及每个场所使用的电量。此计算使用的是国际能源署发布的来自政府来源的公开年度排放因子。
在我们购买清洁电力的每个区域，我们都会为 Google 数据中心计算基于市场的年排放量总和。系统会根据上一年相应区域可再生电力占比，缩减基于位置的电力排放量。此放大系数会乘以相应区域内精细的基于位置的排放量计算结果，以生成按客户和产品细分的每月市场排放量报告。
按市场统计的放大系数每年更新一次，因为它依赖于 Google 整体的按市场统计的排放量计算。因此，按市场统计的排放量报告并不能动态反映 Google 在任何给定时间的电力购买量和可再生能源发电量，而是代表我们上一年的可再生能源活动。
GHGP 范围 2 指南限制了购买的清洁能源的零排放声明，仅限于在同一地理区域内并在合理的时间范围内生成并使用清洁能源的情况。
请注意，基于位置的排放数据和基于市场的排放数据的排放系数不同。
- 每小时温室气体排放系数用于计算按位置统计的排放量。这是因为向电网供电的发电机在不断变化；每小时的温室气体排放系数会考虑每小时使用的发电源组合。与每小时的电力负荷数据匹配后，此计算方法会生成一个排放量数据，该数据对电网的电力需求与用于供电的资源之间的关系非常敏感。排放量计算的精细程度更高，更适合优化工作负载的位置和时间，以减少运营温室气体排放量。
- 年度温室气体排放因子用于计算按市场统计的排放量。这是因为，这些排放因子在企业温室气体会计的其他范围中最常用。这些排放因子与 Google 购买无碳电力的影响相结合，使其成为适合纳入报告范围 3 排放清单的数据源。
向 SKU 分配电力足迹
每项 Google Cloud 产品的消耗均以面向客户的产品单元的形式进行，这些单元由其唯一的 SKU 标识。Google 会将每个 SKU 与提供该 SKU 的内部服务相关联（该服务通常与等效的 Google Cloud 产品一对一映射）。碳足迹报告并未涵盖所有 Google Cloud 产品，因为这种映射并不总是可行。SKU 用量是将每种 Google Cloud 产品的电力碳足迹总量分配给客户的主要方式。
Google 首先量化每个 SKU 的排放足迹。内部服务的碳足迹会按其使用量（购买数量）和定价（全部以美元为单位）的比例分配给其 SKU，同时还会考虑内部服务部署在每个位置的碳强度不同。此分配以一系列满足以下原则的方程的形式求解：
- 部署在同一位置的给定内部服务的 SKU 的碳足迹与其定价成正比
- 部署在多个位置的特定内部服务的特定 SKU 在每个位置的碳足迹不同，与每个位置的电网碳强度成正比
- 每项内部服务中所有 SKU 的汇总足迹等于该内部服务的总碳足迹，加上上述内部服务分配中未计入的某些活动产生的一些开销。所有 SKU 汇总的电力碳足迹等于 Google Cloud 按位置统计的电力碳足迹总量。
向客户分配电力足迹
解这些方程可得出每个 SKU 在其部署的每个区域中的碳足迹总量。计算电力消耗的最后一步是将 SKU 的区域碳足迹分配给特定客户，并汇总为有意义的单位（产品、项目、区域）。以下是此流程的概览：
- 首先，将每个 SKU 的碳足迹除以给定区域的 SKU 总使用量（销量指标），以确定每个 SKU 在该区域的每次使用碳强度因子。
- 然后，将每个客户在每个区域中对每个 SKU 的使用量乘以相应的 SKU 碳强度系数。这样便可生成按 SKU、按区域和按客户的足迹。
- 然后，客户 SKU 足迹会汇总为特定于客户的 Google Cloud 产品足迹，以提高所报告碳排放量数据的可信度。
- 最后，系统会将数据汇总到月度粒度，以最大限度地减少每日波动。生成的报告包含按客户、位置、每月总计以及按 Google Cloud 产品、客户定义的项目和区域细分的具体电力碳足迹。
请注意，系统会执行验证，以确保所有客户电力碳足迹的汇总等于 Google Cloud 基于位置的电力碳足迹总和。
非电力排放源
虽然电力生产产生的排放量占 Google Cloud 碳排放量的大部分，但其他排放源也对总排放量做出了贡献。
碳足迹会使用来自 Google 公司级排放清单的这些非电力来源的数据流。因此，与电力排放相比，非电力来源的排放量在计算和添加到 Google Cloud 碳足迹时，动态性和精细度较低。虽然我们每小时都会衡量电力使用量和相关的按位置统计的排放量，但其他来源的排放量是按月或按年计算的，并且不提供任何地理位置特异性数据。请注意，Google 尚未确定公司范围内数据中心设备和数据中心设施的嵌入式排放量数据。
为了在碳足迹报告中将公司范围内来自非电力来源的排放量分配给客户专用明细，我们会确定一个分配系数（即客户的 Google Cloud 电力使用量与 Google Cloud 总电力使用量的比率），然后将该系数乘以每个来源的全球 Google Cloud 排放量（按此处所述方法确定）。
数据中心设备的隐含排放量：此排放源涵盖从提取、提炼和运输材料到设备制造地点所需的活动，以及与制造流程相关的排放量。通过生命周期分析，Google 确定了数据中心设备的每件固体排放足迹。然后，我们会将此足迹在 4 年的时间范围内摊销（此时间范围是为了符合我们的财务会计标准，但实际上我们设备的使用寿命要长得多），以便为每件设备计算出每年的排放量。
Google 数据中心内驻留的机器总数以及所有设备的总排放量会按月更新，具体方法是添加新机器并移除使用 4 年以上的机器。
数据中心设施的隐含排放量：此排放源涵盖提取、提炼和将材料运输到数据中心施工地点所需的活动，以及与施工本身相关的排放量，包括冷却剂系统和电源系统等场地基础设施。Google 通过生命周期分析确定了数据中心建设的排放足迹，然后根据新建数据中心的大小（数据容量）进行扩缩。然后，我们会在 20 年的时间范围内（此时间范围是为了符合我们的财务会计准则）摊销这种扩大后的碳足迹。
Google 会每月将新建成的建筑容量添加到其正在计算的设施固体排放量中。
现场燃烧的化石燃料：此排放源涵盖数据中心现场燃料的所有用途，例如备用电源、供水和供暖以及交通运输（车队车辆）。每年，Google 都会收集所有相关记录，对数据中心燃料总用量进行求和，并在年度排放量报告流程中计算由此产生的碳足迹。
为了计算碳足迹，我们每年都会更新数据中心燃料排放总量。
数据中心员工通勤和商务差旅：此排放源涵盖与在 Google 数据中心工作的员工相关的差旅和通勤。Google 每年都会收集员工的出行记录和上下班方式估算值，并据此计算此活动在全球范围内的总排放足迹。然后，我们将 Google 在全球范围内的总排放量按数据中心员工与 Google 员工总数的比率缩减为数据中心员工的排放量，从而得出数据中心的总排放量。
为了计算碳足迹，我们每年都会更新数据中心通勤和出行排放总量。
技术详情
用电
本部分介绍了 Google 用于自下而上计算能耗的方法。
首先，每台机器都运行一个或多个内部服务的工作负载。Google 会每小时记录使用每台机器的内部服务。同样，Google 还会按小时记录每台设备的用电量。
机器的功耗是执行工作负载所用功耗（动态功耗）和机器空闲时所用功耗（空闲功耗）的混合。有两种不同的方法可将这些机器级功耗分配给内部服务级别：
- 每台机器的每小时动态功率会分配给其在该小时内支持的内部服务。工作负载运行时，导致能耗的主要资源是 CPU 用量。Google 会监控数据中心内每台机器和内部服务工作负载的 CPU 使用情况。如果某项内部服务正在使用该设备，则会将设备的动态能耗分配给该内部服务。如果某台机器支持多项内部服务，Google 会根据机器上运行的每项内部服务的 CPU 用量分配动态功率。
- 系统会根据每个内部服务在数据中心内的资源分配，将空闲能耗分配给 Google 内部服务。使机器处于空闲状态的一个重要原因是希望计算资源（CPU、RAM、HDD、SDD）“随时准备就绪”，以便在不延迟或中断的情况下执行不确定但可能较大的工作负载。空闲功耗的分配取决于已购买的计算资源级别，以及内部服务是否在使用这些资源。此分配会导致每个数据中心位置的每个内部服务获得空闲电源分配。
然后，系统会将数据中心的电力开销负载（电源系统、制冷系统、照明系统）分配给数据中心内的每台机器。Google 会在建筑物一级测量此负载，并在子建筑物一级使用经过验证的算法更精确地估算此负载，这些算法是 Google 能效监控系统的一部分。子建筑预估值会按与已完成的动态和空闲功率分配相同的比例分配给子建筑区域部署的机器。
接下来，系统会根据更高级别内部服务对这些基础架构服务的使用情况，分配共享基础架构服务软件层所需的电源。共享基础架构服务的开销负载包含在其分配中。这些分配会保留在内部服务（而非机器）级别。
对于没有足够使用数据的内部服务，Google 会使用内部服务之间的回收费用来重新分配共享基础架构的能耗。例如，Artifact Registry 使用 Cloud Storage。因此，Cloud Storage 的能耗中重新分配给 Artifact Registry 的比例为 Artifact Registry 使用 Cloud Storage 服务的费用除以 Cloud Storage 的总费用。某些内部服务不会产生收入。如果某项内部服务的收入为零或为正，其所有能耗将重新分配给使用它的其他内部服务。
温室气体排放量
本部分介绍了电价地图的计算方式。
电网碳排放系数以平衡机构提供的发电数据为基础。此数据提供日内能源组合，即电网中不同电厂的电力相对产量。然后，Electricity Maps 会添加互连电网之间的实时电力进口和出口。
最后，Electricity Maps 使用政府间气候变化专门委员会 (IPCC) (2014) 针对每种发电来源（例如煤炭、天然气、水电等）发布的发电排放系数，为每个电网创建按体量加权的每小时碳强度系数（每兆瓦时产生的排放量）。您可以点击此处查看电力地图的碳排放强度系数。
请注意，Electricity Maps 并未提供所有 Google Cloud 位置的数据，尤其是在亚洲地区。如果没有此类数据，Google 会使用国际能源署发布的特定国家/地区的平均年度碳排放强度系数。
Google 会将相关的碳排放强度因子映射到其每个 Cloud 位置。然后，我们将每个位置每项内部服务的每小时能耗乘以该位置的相应碳排放强度因子，以确定每项内部服务在每个位置每小时的基于位置的碳足迹。系统会每 24 小时汇总每个内部服务的足迹，以便为每个位置的该内部服务创建每日足迹。这些基于位置的足迹会每天汇总为每个 Google Cloud 区域的内部服务足迹，以及全球总和。
向 SKU 和客户分配
每个内部服务的基于位置的排放量都会分配给可供客户购买的 Google Cloud 产品单元 (SKU)，然后 SKU 的基于位置的足迹会汇总到 Google Cloud 产品，以便生成客户报告。
每项 Google Cloud 产品都包含一个或多个面向客户的单元，这些单元可供购买，并通过唯一的 SKU 进行标识（请参阅 所有 Google Cloud SKU）。例如，Cloud Storage 是一项服务，而 Cloud Storage“芬兰标准存储空间”“芬兰 Nearline Storage”“芬兰 Coldline Storage”和“芬兰归档存储空间”是 SKU，表示芬兰 Cloud Storage 服务的不同存储类别（请参阅 所有 Cloud Storage SKU）。
Google Cloud 使用“已购买的 SKU”作为在 Google Cloud 客户之间分配每款 Google Cloud 产品的基于位置的总碳足迹的主要方式。请注意，大多数 Google Cloud SKU 都是按容量计费的。例如，某些存储空间 SKU 的价格和购买方式是以每 TB 为单位。客户购买任何给定商品的数量（我们称之为“SKU 使用量”）是数据中心义务和负载的重要因素。