我国数据中心向算力需求中心和综合能效最优聚集

崔立勇

日前在北京发布的《东数西算下新型算力基础设施发展白皮书》（以下简称《白皮书》）认为，我国数据中心布局向供需协调有序、综合能效优化演进，更加规范和优化。

具体分析，数据中心的选址布局正呈现出向算力需求中心聚集、向综合能效最优聚集、向用户终端靠近三大变化趋势。

《白皮书》是“东数西算”战略实施以来的首部有关算力设施的白皮书。中国智能计算产业联盟、益企研究院基于实践调查研究，分析了东数西算对新型算力基础设施发展的影响、新型算力基础设施技术架构的迭代和演进。

数据中心建设作为资本密集、技术密集型投资，地理位置的选择与其投资规模、投资成本、数据中心类型、服务质量、经济效益等因素紧密相关。

《白皮书》认为，数据中心选址首先是向算力需求中心聚集。当前我国数据中心分布以大湾区、长三角、京津冀等较发达地域为主，约80%的在用数据中心集中在用户规模较大、应用需求强烈的互联网骨干节点所在省市及周边人口稠密、经济发达、总部企业密布的一线城市。截至2021年底，北京及周边、上海及周边的数据中心机架数量排列分列全国前两位。

随着一线城市土地、能耗指标日益缩紧，对数据中心的政策约束愈加严格，一线城市周边地区逐渐成为互联网数据中心的首要选择。紧邻北京的张家口、廊坊，靠近上海的南通、昆山，距离广深不远的韶关、云浮、清远等都是数据中心密集落户的地区。阿里云五大超级数据中心选址乌兰察布、张北、南通、杭州、河源，均位于中心城市周边。

数据中心选址其次是向综合能效最优聚集。数据中心的主要运营成本包括土地、水、电、运维等要素，其中高能耗导致的高电力成本是制约数据中心发展的主要因素之一。通信运营商、互联网企业等纷纷将数据备份存储、大数据处理等对网络时延要求较低的业务向综合能效优势地区转移。

《白皮书》举例，内蒙古乌兰察布“草原硅谷”，吸引了华为、阿里、快手等知名企业设立数据中心。西南地区的“云上贵州”吸引了苹果、腾讯、华为等企业。甘肃的“云天中卫”建成了亚马逊、美利云、中国移动、中国联通、天云网络、创客超算6个大型、超大型数据中心。

《白皮书》认为，我国算力设施整体能耗偏高，绿色低碳应用仍需持续推广。据统计，2021年，我国数据中心年耗电量2161亿千瓦时，约占全国总用电量的2.6%。数据中心总体上还处于小而散的粗放建设阶段，大型、超大型数据中心占比仅为12%。大部分中小数据中心多依赖空调、冷水机等设备来降温，受自然冷源、气候等环境因素影响，解热极限相对较低。据数据中心绿色能源技术联盟统计，2021年度全国数据中心平均PUE（电源使用效率，数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比）为1.49，有相当数量的数据中心PUE超过1.8甚至2.0。

面向碳达峰、碳中和发展目标，国家和地方持续出台一系列政策，进一步规范了数据中心的能耗管理和PUE值。白皮书强调，节能新技术的应用程度有待提高，液冷、蓄冷、高压直流、余热利用、蓄能电站等技术应用，以及太阳能、风能等可再生能源利用，可以进一步降低数据中心能耗及碳排放。其中，液冷是指借助高比热容的液体作为热量传输介质满足服务器等IT设备散热需求的冷却方式。数据显示，液冷比传统风冷具备更强的冷却能力，其冷却力是空气的1000～3000倍，热传导能力是空气的25倍。液冷系统的数据中心PUE值可降至1.2以下，甚至接近于1。

《白皮书》分析，从“东数西算”发布的文件可以看到，此次东部地区PUE目标不超过1.25，西部地区不超过1.2，能效指标更严格。以“东数西算”成渝枢纽节点内、采用曙光技术建设的西部（重庆）科学城先进数据中心为例，采用了浸没液冷技术、余热回收、绿色建筑、清洁能源（光伏）等多种相关技术，项目年均PUE可达1.144，年节省用电约为14624.8MWh，年节省标准煤4870吨，年减少二氧化碳排放13149吨。截至目前，曙光拥有液冷核心专利超60项，部署的液冷服务器节点已超数万。

《白皮书》认为，从一体化大数据中心算力枢纽节点来看，贵州拥有丰富的水电资源，内蒙古、甘肃、宁夏都是风光资源的“富集区”，“东数西算”将大幅提升绿色能源的需求，提高西部地区的绿色能源消纳水平。

数据中心选址向用户终端靠近是第三个趋势。随着超高清视频、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、金融支付、金融证券、自动驾驶、工业制造、远程医疗等对网络时延要求较高的业务的广泛应用，靠近用户侧、作为算力“边缘”端的边缘计算型、中小型数据中心建设逐渐成为趋势。白皮书分析，对时延非常敏感的网络应用的数据中心，可以选择在节点城市内部发展，服务后台加工、离线分析、冷数据存储备份等对时延不敏感的网络应用的数据中心，就可以优先向贵州、内蒙古、甘肃、宁夏节点转移，实现资源优化配置，提升资源使用效率。