区域数据中心发展路径研究——以山东省为例

文/蒋永建 段朝峰 王晓培 于洋 张修褀

数据是国家基础战略性资源和重要生产要素，随着信息技术与经济社会的交汇融合，迅猛增长的数据总量正对全球生产、流通、分配、消费活动以及经济运行机制、社会生活方式和国家治理能力产生重要影响。数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在互联网基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息，和交通、网络通讯一样逐渐成为现代社会基础设施的一部分。

一、发展形势分析

伴随着大型化、集约化的发展趋势，全球数据中心数量逐年缩减，2017年底全球数据中心共计44.4万个，2020年减少至42.2万个。与此同时，全球部署机架总体呈小幅增长态势，单机架功率快速提升，至2020年机架数已超过498万架，服务器超过6200万台。政府和企业对业务的灵活性及成本的优化日益重视，其对数据和云资源日益的需求增长催生了超大规模数据中心的发展。据SRG（SynergyResearchGroup）统计显示，2020年全球超大规模数据中心达到597个，是2015年数量的两倍；超大规模数据中心服务器安装量占公共云服务器安装量的83%和公有云负载总量的86%。市场分布方面，北美地区占据了全球47.7%的市场份额，其次为亚太地区，占比为30.3%，西欧位居第三，占比15.8%。市场规模增速方面，亚太地区潜力最大，连续三年增速超过30%。发展趋势方面，数据中心大型化、集约化、标准化、体系化发展成为国际主流，以数据中心、云服务、算力、数据流通与治理、数据应用、安全等多要素融合的一体化大数据中心体系正加快形成。

2014年3月，我国首次将“大数据”一词写入政府工作报告，大数据开始成为国内社会各界关注的热点。2016年3月，我国“十三五”规划正式提出“实施国家大数据战略”。同年10月，习近平总书记在中共中央政治局第36次集体学习中明确提出，“以推行电子政务、建设新型智慧城市等为抓手，以数据集中和共享为途径，建设全国一体化的国家大数据中心”。2020年12月，国家发展改革委、工业和信息化部、中央网信办等部门联合发布的《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》（发 改 高 技〔2020〕1922号）提出，创新大数据中心体系构建，优化数据中心建设布局，推动算力资源优化、加速数据流通融合，深化大数据协同创新。2021年3月，我国“十四五”规划提出，“加快构建全国一体化大数据中心体系，强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群”。2021年7月，工业和信息化部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》（工信部通信〔2021〕76号）提出，“用3年时间，基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局”。目前，我国已基本形成以京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝地区以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等部分能源丰富、气候适宜区域为主的大数据中心国家枢纽节点布局。国家枢纽节点以外的地区，将充分利用整合现有数据中心资源，加快提高存量数据中心利用率。面向区域业务需求，结合能源供给、网络条件等实际，发展规模适中、集约绿色的数据中心，打造具有地方特色、服务本地、规模适度的算力服务体系。

二、山东省数据中心基本情况

山东省委、省政府高度重视数据中心建设，将其定位为建设数字强省的重要支撑载体，相继出台了《数字山东发展规划（2018-2022年）》《关 于 山东省数字基础设施建设的指导意见》（鲁政办字〔2020〕34号）、《山东省新基建三年行动方案（2020-2022年）》（鲁政字〔2020〕228号）等政策文件。文件明确提出要加快数据中心高水平建设，推动全省大数据中心的集聚发展。

（一）硬件设施建设情况

1.布局和规模

在数量方面，据调研，截至2020年底，山东省数据中心共计131个，其中，建成103个，在建28个。济南、青岛两地数据中心最多，均为16个；滨州14个，淄博11个，烟台、日照各10个；其余10地市建设数据中心数量均小于10个，聊城、东营、菏泽3地数据中心数量最少，均为3个。（见图1）

图1 山东省各地市数据中心分布情况

在规模方面，山东省大型（3000≤机架数＜10000）、超大型（机架数≥10000）数据中心合计23个，主要分布在青岛（7个）、济南（4个）两地，数量居全国前十，其中超大型数据中心共8个，占比为6%；大型数据中心15个，占比为12%。

2.能效水平

大型数据中心主要采用水冷冷水空调系统，中小型数据中心主要采用风冷直膨式空调系统。山东省数据中心规划设计PUE（电能利用效率）平均值为1.53，夏季实测峰值为1.68，冬季实测谷值为1.49。其中，大型、超大型数据中心规划平均PUE值为1.45，中小型数据中心规划平均PUE值为1.53。

3.算力水平

主要集中于济南、青岛两地，其中，国家超级计算济南中心算力超过40P FLOPS（每秒所执行的浮点运算次数）；青岛市中国电信云计算基地、中国移动数据中心合计算力超过34P FLOPS。其余各地市数据中心算力分布较为分散，基本在5P FLOPS以下。

（二）服务支撑保障情况

1.业务时延水平

131家数据中心中有102家面向政务、金融、医疗、电力、环保、教育、交通等行业提供公共数据存储服务，主营业务时延基本在50ms以内。其中可实现主营业务时延小于10ms的数据中心有57家，占比超过55%，具有进一步拓展业务的潜力。（见表1）

表1 山东省数据中心主营业务时延情况

2.评级情况

根 据《GB50147-2017数据中心设计规范》规定的技术要求，全省131个数据中心中通过A级评定的有19个，占比为14.5%；B级评定的有85个，占比为64.9%；C级11个，占比为8.4%；未评级16个，占比为12.2%。

3.网络安全情况

山东省总体网络安全环境较好，计算机恶意程序受控主机数量连续5年下降，控制主机数量连续2年下降，从事网络安全业务的企业有350多家，数量居全国第7位，为数据中心的网络安全提供了支撑。

4.硬件使用情况

截 至2020年 底，全 省 共规划建设机架42.6万架，已建设机架14.6万架，占比为34.3%；在用机架5.2万架，上架率为35.7%（在用机架与已建设机架之比）。已投入运营数据中心的总数据存储能力为16.3EB，但实际总数据存储量较少。

（三）数据中心业务模式情况

数据中心的业务可分为基础业务和增值业务两种，基础业务包括主机托管、服务器出租、虚拟主机出租等，主要体现为对硬件资源的共享使用；增值业务包括数据备份、系统集成等，主要体现为对外提供技术支持服务。

全省131个数据中心中，目前有47个同时提供两种服务，占比为35.88%；有31个数据中心仅提供基础服务，占比为23.66%。在业务服务对象方面，有70个数据中心开展政务服务业务，占比为53.44%，政府是数据中心的主要客户之一。

三、存在的问题

（一）顶层设计和发展机制不健全

目前山东省在大数据中心总体布局和统筹规划方面尚未出台专门政策文件，在数据中心具体建设要求、运行规范等方面也缺乏相关省级地方标准。此外，全省数据管理机制尚未建立，政府、企业数据融合难，尚未实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务数据顺畅流通。

（二）规模偏小，能效水平偏低

目前山东省数据中心以机架数小于3000的中小型为主，占全部数据中心的82.5%，大型、超大型数据中心仅占全部数据中心的17.5%，数据中心“小”型化特征突出。此外，数据中心设计PUE平均值为1.53，其中大型、超大型数据中心的设计PUE平均值为1.45，能耗指标偏高，与国家提出2025年大型、超大型数据中心PUE低于1.3的目标尚有一定差距，能效水平有待提升。（见表2）

表2 山东省数据中心PUE水平现状

（三）资源利用不充分，数据流通不畅

一是上架率有待提升。全省目前在用机架5万余架，排除在建、未正式运营的数据中心，已用机架占比仅为35.7%。二是存储空间使用率不高。已投入运营数据中心超过一半的存储空间仍处于空闲状态，且存储资源配置不均衡，总存储能力在30PB以下的数据中心存储率较高，个别已出现存储容量不能满足实际需求情况，而存储能力超过100PB的数据中心，其存储利用率低于30%。三是算力资源利用不充分。全省拥有国家超级计算中心（全国仅有8所）、浪潮云计算中心等算力设施，总算力超过80P FLOPS，居全国前列，但数据中心对数据挖掘利用不足，数据分析需求与高性能计算供给之间未形成有效链接。四是互联互通程度低。数据中心之间建有直连线路约占比40%，数据中心与当地产业园、重点企业建有直连线路约为50%，数据流通不够顺畅。

（四）大数据应用生态体系尚未建立

一是以大数据全生命周期为核心的体系尚未建立。现有数据中心多为数据存储、数据灾备等传统模式，面向大数据生产、采集、清洗、存储、挖掘、分析、应用、交易、保护全生命周期的一体化大数据中心发展模式尚未建立，云数据中心等新模式较少，对以大数据为核心要素的上下游发展带动不足。二是大数据创新应用不强。未能充分发挥省内农业发展优势突出、制造业门类齐全、服务业提升势头迅猛的优势，未能实现大数据与三大产业深度融合，缺乏应用模式创新。三是一体化大数据中心生态体系尚未建立。大数据中心集聚发展效益不够明显，数据未实现顺畅流通和聚集，对经济发展的带动效果尚未显现，大数据产业黏合度不强。

四、发展路径及建议

山东省可坚持市场需求导向，整合利用现有资源，以济南、青岛“双核”大数据中心为基础，优化网络节点，加强与邻近国家枢纽节点的网络联通，灵活部署边缘数据中心，加强数据中心绿色化、集约化管理。充分发挥区域一、二产业发展优势，发展与大数据深入融合的新业态，探索大数据应用新模式，形成具有鲜明地方特色、算力高质量供给、数据高效率流通的大数据产业发展高地，并适时申请国家枢纽节点。

（一）强化顶层设计，完善体制机制

一是加强顶层设计。坚持高点定位、科学谋划，统筹全省大数据中心发展，全面打造济南、青岛两个低时延数据中心核心区，实现数据中心布局优化。探索打造全省政务领域一体化数据中心体系，做好网络节点布局和原数据中心整合。二是完善标准体系。分层次建立完善山东省绿色数据中心标准体系，制定实施绿色数据中心评价规范。围绕大数据全生命周期，完善数据管理要求，明确数据中心管理规范。三是优化发展机制。深化数据要素市场化配置能力，以市场实际需求决定数据中心服务资源供给，建立长效发展机制。

（二）存量与增量并重，着力绿色发展

按照“存量改造、增量限制、整体优化”总体思路，推动数据中心转型升级为“绿色算力基础设施”。一是严格控制新建数据中心。原则上仅支持设计PUE值低于1.25、上架率高于65%的大型、超大型数据中心建设项目，并纳入省重点项目管理。二是分级分类实施绿色数据中心改造提升行动。通过存量改造，逐步实现大型、超大型数据中心PUE值低于1.3的目标，推动粗放型传统数据中心向智能化云数据中心转型。三是探索降低能耗新路径。推广整机柜、模块化等先进技术，加强绿色智能服务器、能源管理信息化系统、热场管理、分布式供能、直流供电等机房管理技术的研发与应用，扩大太阳能、风能等可再生能源应用，支持数据中心全电量优先参与电力市场化交易。

（三）用好现有资源，注重数据流通

一是把闲置资源用起来。立足济南黄河大数据中心、青岛海洋大数据中心、鲁南大数据中心、国家健康医疗大数据北方中心等大型数据中心的支撑作用，推动中小型数据中心设施资源、数据资源、应用资源、人才资源向大型数据中心整合，提升机柜利用率和存储使用率。二是把优势资源用起来。充分发挥高性能计算、云计算等先发优势，依托国家超级计算济南中心、浪潮云计算中心等，完善云资源接入和一体化调度机制，推动算力资源服务化，面向政府、企业、公众提供成本低、覆盖广、可靠性强的算力服务。三是完善网络建设。优化全省大数据中心体系网络，打通数据中心互联互通渠道，实现低时延、高速率数据交互。合理布局边缘计算资源池节点，形成应用广泛、服务全面、链条健全、设施完善的算力服务体系。

（四）推进模式创新，打造特色应用

一是推进数据服务创新。支持一体化大数据中心完善数据分析、数据交易、数据运营等新服务，加速服务模式升级。支持大数据中心数据流通交易平台建设，加快数据要素市场流转。推动大数据中心与政府、园区网络互联，深化行业协同、区域协同。二是加快数据应用场景融合推广。推动数据要素与实体经济深度融合发展，立足制造业大省、农业大省和服务业迅速扩张机遇，以数据赋能智能制造、特色高效数字农业和服务业数字化转型为攻关方向，形成可复制可推广的好经验好做法，打造数据中心山东新模式。三是形成一体化大数据中心发展生态。拓展以大数据中心为核心的数据产业链，推动数据中心与互联网企业深度合作，探索“虚拟数据中心产业园”等新型模式。

（五）创新金融支持，加快行业发展

一是加大政府资金支持。统筹各类财政专项资金，充分利用“数字山东”等财政补贴资金，支持一体化大数据中心建设布局和应用创新。鼓励政府部门采购大数据中心服务，推动数据中心技术产品应用推广。二是充分发挥投资基金引导作用。争取国家电信普遍服务基金投入，引导省内外大型基建专项资金向一体化大数据中心倾斜。鼓励社会资本投入，撬动金融和社会资本支持大数据中心建设。三是探索金融支持方式。鼓励金融机构建立信贷审批绿色通道，推进信息资产作为生产要素投资入股、质押融资。推动大数据中心相关企业登陆资本市场，支持到“新三板”、区域性股权市场挂牌融资。