新基建背景下我国数据中心建设的问题与对策

刁生富，彭钰舒

（佛山科学技术学院a.法学与知识产权学院；b.马克思主义学院，广东 佛山 528000）

0 引言

在大数据时代，数据量呈现出爆炸式增长的趋势，传统数据中心已经无法满足海量数据的处理和分析要求，新一代数据中心的建设势在必行。2020 年3月，中共中央政治局常务委员会召开会议，指出“加快5G 网络、数据中心等新型基础设施建设进度”，这意味着数据中心首次被明确纳入新型基础设施建设范畴。作为新基建的重要基础设施之一，数据中心不仅对人工智能、云计算等新一代信息技术的发展起着底层支撑作用，而且对数字经济的发展起着引擎作用。但是数据中心新基建存在高耗能、结构性产能过剩等问题，在“双碳”目标下，对数据中心进行合理布局和规划至关重要。

1 我国数据中心建设的现状

随着数字经济的迅速发展，在国家顶层设计的指引下，数据中心行业得到了较好的发展，未来两年数据中心新基建将会进入高速发展的阶段。中商产业研究院的数据显示，2021 年我国在用数据中心机架总规模将达587 万架，大型以上数据中心机架规模将超450 万架。工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023 年）》指出，到2023 年底，全国数据中心机架规模年均增速保持在20%左右。

首先，随着云计算、人工智能、边缘计算、5G 等技术的应用，数据中心迎来了爆炸式发展。以云计算为例。IDC 发布的《全球及中国公有云服务市场（2020年）跟踪》报告显示，2020 年中国公有云服务整体市场规模达到193.8 亿美元，同比增长49.7%。伴随着云服务行业的大规模兴起，数据流量迅速增长，拉动了数据中心核心基础设施的需求，推动了大规模数据中心的建设。数据中心是云计算服务的核心基础设施，也是云计算规模化发展的关键，云服务是通过数据中心实现的。云服务商对数据中心的规模、建设模式和能效等方面提出了更高的要求，带动了数据中心向规模化、标准化、模块化的方向发展。

基于此，国家又颁布了具有信息基础设施特色的新基建政策，进一步助推了数据中心新基建的发展。信息基础设施的建设，包括高性能计算、超大容量存储、高速网络等涉及数据保存、处理和分析方面要素建设。可见，新型基础设施中数据中心建设与传统数据中心建设之间存在本质区别，数据中心新基建具有公共性、便捷性和持久性等特点，因此对数据中心的建设技术提出了更高的要求。

其次，国际数据公司（IDC）发布的《数据时代2025》数据显示，到2025 年全球的数据总量将达到163ZB。也就是说，数据量将呈爆炸式增长趋势，2025年数据总量将比目前产生的数据总量增长10 倍多。为了挖掘数据对经济发展的巨大价值，国家规划建设新型数据中心，这对数据中心的发展起到了积极的助推作用。可见，数据量的爆发式增长将会带动数据中心规模不断壮大。

再次，作为新基建的主要建设范畴之一，数据中心将会吸引政府、社会各方的大量资金投入，这将进一步带动数据中心新基建的建设热潮。从地域结构上看，我国数据中心行业的重点企业主要集中于北上广等地区。为了降低数据中心的建设成本和运营成本，厂商会充分考虑当地土地、水力、人力、电力等因素，因此对数据中心的布局逐渐向一线周边城市及中西部地区扩散。

北上广深等一线城市出于对数据中心建设中环保问题的重视，3 至5 年内将会出台更加严格的政策来促进数据中心建设的绿色发展，因此数据中心建设的增长速度将会有所放缓，但是周边省份的城市对数据中心的建设需求会明显增加。数据中心咨询机构DCMap 的调查显示，截至2020 年3 月底，北京周边地区数据中心机柜总数达77.53 万个，包括已投运机柜17.35 万个、在建机柜32.55 万个，以及规划机柜27.62万个。

而对于土地资源相对丰富、电价和地价较低、地理环境相对适宜的西南、西北等地区，近年来在数据中心建设方面得到了一定的发展，例如数据中心网络和运维不断完善以及业务定位逐步清晰，将成为5至10 年内布局数据中心的重点区域，数据中心建设会有较大发展潜力。例如，贵州目前已成为国家大数据综合试验区，而贵安新区则成了这一试验区的核心，目前已有中国三大电信运营商，以及华为、腾讯、苹果、富士康等世界级企业的数据中心在此落地。

最后，在新一代信息技术的融合发展以及国家政策的共同驱动下，中国数据中心市场规模保持稳步增长。研究机构Research and Markets 最新发布的报告显示，2019 年中国数据中心市场规模为130.1 亿美元，预计2025 年将达到361.8 亿美元，2020—2025 年复合增长率为19.2%。

2 我国数据中心建设存在的问题

在新基建政策的推动下，我国数据中心建设有了一定的成效，但是在建设的过程中，还存在一些问题，具体包括以下几个方面。

作为高能耗产业，数据中心数量的迅猛增长和规模的不断扩大，需要大量土地资源、水资源及电力资源，能耗较大成为数据中心建设的一个问题。数据中心在进行海量数据服务的同时，空调、冷水机等降温设备的使用以及服务器等核心设备运转会消耗大量的电力资源，因此数据中心对电力的消耗量十分巨大，成为名副其实的“耗能大户”。此外，数据中心在收集、分析和处理、输出数据的过程中，不仅会增加用电量，还将带来大量二氧化碳，以及二氧化硫、氮氧化物等主要环境污染物的排放。

结构性产能过剩是数据中心建设的另一个问题。从我国数据中心机柜的上架率看，总体上处于供应与需求相互适应的状态，但与发达地区数据中心的利用率相比仍存在一定的差距。从全国整体的供需关系来看，我国数据中心规模数量大致供需平衡，但“东热西凉”的问题依旧，主要表现在：在我国东部地区，数据中心供给量不足；而在我国西部地区，数据中心供给量过剩，可见我国东西部地区之间存在较为突出的结构性矛盾。

从城市的供需关系来看，未来3 年至5 年，二三线城市供过于求，而北上广等核心城市仍然供不应求。北上广等一线城市对数据中心的业务需求较为旺盛，再加上政策对其管理和限制趋于严格、供给量有所减少，突显出一线城市数据中心的稀缺性价值。在新基建背景下，数据中心的建设格局会以数据中心需求较为聚集、大数据产业发展较为完善的京津冀、长三角、粤港澳大湾区等地区为主。

此外，我国当前数据中心建设缺乏明显的规模优势。在国家政策和市场需求的指引下，我国数据中心的建设有了一定的规模，但是总体上仍处于初步建设阶段，特别是超大型、大型数据中心的建设。目前，基于自身业务需求，我国一些大型企业尤其是大型国有企业通常倾向于自己持有数据中心。相比于电信业市场化程度高的美国，我国现阶段比较缺乏服务于各运营商之间的网络交互、能发挥数据中心规模优势的第三方数据服务运营商。

然而影响我国数据中心发展的最关键的一个问题是我国还不能自主控制数据中心核心技术。如今，芯片、交换机、光模块，以及电源、液冷服务器集群等关键部件已经在我国新一代大数据中心建设中得以落地应用。但是从整体上看，Hadoop、TensorFlow 与Spark 等大数据产业发展的底层技术架构仍由美国科技巨头掌控。可见，我国数据中心在关键核心技术方面受制于人的状况没有得到根本性改变，我国在网络安全和信息安全技术方面依然面临严峻挑战。

3 促进我国数据中心发展的对策

尽管我国数据中心建设过程中面临着一些问题，但是应该在顶层设计、技术研发等方面加以克服，促进我国数据中心的发展，具体措施如下。

3.1 加强顶层设计精准规划

作为数字经济的底座，数据中心的市场需求大，吸纳大量资本。目前很多省市都在加快布局数据中心建设，很容易出现投资过热的情况。因此，各省市在大型数据中心建设中，需要根据各地数据产业的实际需求做好顶层规划，合理布局建设规模，控制数据中心的总量。此外，要统筹对数据中心的全局性规划和管理，采取阶梯形建设方案，并且与各地客户的实际需要和具体的业务场景相结合，打造绿色化、智能化、成本优化的数据中心。

3.2 节能降耗实现绿色发展

作为承载数据的核心基础设施和新兴产业，数据中心全天候运转。与传统高耗能行业相比，数据中心的能耗和碳排放量还将随着业务扩容而继续加速增长，能耗问题更为突出。因此，要通过加强数据、算力和能源之间的协同联动，加快技术创新，实现绿色发展。

第一，新建的数据中心要提高门槛和标准，提升算力能效，重点在于提高单位算力。同时，建立新型数据中心算力算效评估机制，完善相关标准和指南，对数据中心的算力和算效进行衡量和评估。而已建的数据中心要通过技术改造降低能耗，提高节能水平。数据中心建设可以采用共建共享模式，有效促进节能减排，还能避免重复建设和资源浪费，并打破当前许多数据中心相互独立的局面，提升集约化水平。

第二，建立绿色低碳的数据中心成为行业发展的趋势，液冷技术也逐渐成为最佳选择。目前数据中心能耗的30%用于散热，再加上数据处理过程中需要大量能耗，数据中心面临着巨大的能耗压力和散热挑战。可见，数据中心发展的关键在于降低冷却耗能，而液冷技术是降低数据中心能耗的有效途径。

第三，数据中心能耗及二氧化碳排放的监测系统亟待建设。目前北京、上海、深圳等领先区域率先启动了数据中心能耗实时监测系统建设，但更广泛的地区乃至全国层面尚未建立起对数据中心能耗及二氧化碳排放的监测、统计、预警、管理手段和机制，绿色减排目标往往呈现散点式的评估与引导，难以形成完整的产业减排体系，全局性、系统性的能源及碳排放审计不足，导致管理效率较低。

3.3 因地制宜合理规划布局

供需关系不平衡是我国数据中心行业亟待解决的问题。因此京津冀、长三角、粤港澳大湾区等地区要在国家政策的指导下，加快建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，引导数据中心向资源丰富、环境适宜的西部地区布局，提升数据中心的算力服务质量和利用效率，推动“东数西算”工程的实施，提升跨区域算力调度水平，构建完整的国家算力网络体系，优化东中西部算力资源协同发展的格局。总之，建设数据中心，要坚持科学布局，集约发展，尤其要注意遵循市场和产业规律。相关部门在规划布局数据中心时，应与交通、能源等基础设施规划同步考虑，谨慎新建大型或超大型数据中心，各地也应根据地方发展实际加强对数据中心建设的统筹安排，促进全国范围数据中心合理布局、集群化发展。

3.4 支持龙头企业壮大规模

目前，我国数据中心的建设正处于起步阶段，大部分地区缺乏龙头企业的带动作用。因此要加快培育数据行业的龙头企业，改变个别数据服务运营商垄断的情况。而对于数据中心建设速度较慢的大部分地区，可以采用“培育+引进”的方式，凭借本地区产业优势、区位优势、政策优势等，吸引数据中心龙头企业落户，借助数据中心龙头企业的技术优势，加快打造绿色数据中心产业片区，壮大数据中心产业规模。

3.5 加快关键核心技术研发

首先，为了适应多样化的市场需求，各大数据中心企业应坚持“产品打造”理念，推进数据中心新型服务器、存储、网络设备等IT 基础架构设施的研发，加快整机柜服务器、闪存、GPU 服务器等技术发展，精准对接各类客户需求，促进数据中心朝向模块化、定制化发展。其次，具有自主创新能力的企业应加快创新大数据存储与管理、开发新型数据库、数据智能分析处理、大数据可视化等基础性技术，加快对大数据中心供电、制冷、系统、网络等方面的新技术研究。最后，基础电信运营商、第三方数据服务商等数据中心行业厂商应加强密切合作，同时组建数据中心产业发展联盟，充分发挥各数据中心企业的技术优势，加强数据中心企业之间的技术交流，积极推进数据技术产业链中关键环节的创新和优化，确保数据技术产业链的自主可控、安全高效。