我國數據中心向算力需求中心和綜合能效最優聚集

本報記者 | 崔立勇

日前在北京發布的《東數西算下新型算力基礎設施發展白皮書》（以下簡稱《白皮書》）認為，我國數據中心布局向供需協調有序、綜合能效優化演進，更加規范和優化。

具體分析，數據中心的選址布局正呈現出向算力需求中心聚集、向綜合能效最優聚集、向用戶終端靠近三大變化趨勢。

《白皮書》是“東數西算”戰略實施以來的首部有關算力設施的白皮書。中國智能計算產業聯盟、益企研究院基于實踐調查研究，分析了東數西算對新型算力基礎設施發展的影響、新型算力基礎設施技術架構的迭代和演進。

數據中心建設作為資本密集、技術密集型投資，地理位置的選擇與其投資規模、投資成本、數據中心類型、服務質量、經濟效益等因素緊密相關。

《白皮書》認為，數據中心選址首先是向算力需求中心聚集。當前我國數據中心分布以大灣區、長三角、京津冀等較發達地域為主，約80%的在用數據中心集中在用戶規模較大、應用需求強烈的互聯網骨干節點所在省市及周邊人口稠密、經濟發達、總部企業密布的一線城市。截至2021年底，北京及周邊、上海及周邊的數據中心機架數量排列分列全國前兩位。

隨著一線城市土地、能耗指標日益縮緊，對數據中心的政策約束愈加嚴格，一線城市周邊地區逐漸成為互聯網數據中心的首要選擇。緊鄰北京的張家口、廊坊，靠近上海的南通、昆山，距離廣深不遠的韶關、云浮、清遠等都是數據中心密集落戶的地區。阿里云五大超級數據中心選址烏蘭察布、張北、南通、杭州、河源，均位于中心城市周邊。

數據中心選址其次是向綜合能效最優聚集。數據中心的主要運營成本包括土地、水、電、運維等要素，其中高能耗導致的高電力成本是制約數據中心發展的主要因素之一。通信運營商、互聯網企業等紛紛將數據備份存儲、大數據處理等對網絡時延要求較低的業務向綜合能效優勢地區轉移。

《白皮書》舉例，內蒙古烏蘭察布“草原硅谷”，吸引了華為、阿里、快手等知名企業設立數據中心。西南地區的“云上貴州”吸引了蘋果、騰訊、華為等企業。甘肅的“云天中衛”建成了亞馬遜、美利云、中國移動、中國聯通、天云網絡、創客超算6個大型、超大型數據中心。

《白皮書》認為，我國算力設施整體能耗偏高，綠色低碳應用仍需持續推廣。據統計，2021年，我國數據中心年耗電量2161億千瓦時，約占全國總用電量的2.6%。數據中心總體上還處于小而散的粗放建設階段，大型、超大型數據中心占比僅為12%。大部分中小數據中心多依賴空調、冷水機等設備來降溫，受自然冷源、氣候等環境因素影響，解熱極限相對較低。據數據中心綠色能源技術聯盟統計，2021年度全國數據中心平均PUE（電源使用效率，數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比）為1.49，有相當數量的數據中心PUE超過1.8甚至2.0。

面向碳達峰、碳中和發展目標，國家和地方持續出臺一系列政策，進一步規范了數據中心的能耗管理和PUE值。白皮書強調，節能新技術的應用程度有待提高，液冷、蓄冷、高壓直流、余熱利用、蓄能電站等技術應用，以及太陽能、風能等可再生能源利用，可以進一步降低數據中心能耗及碳排放。其中，液冷是指借助高比熱容的液體作為熱量傳輸介質滿足服務器等IT設備散熱需求的冷卻方式。數據顯示，液冷比傳統風冷具備更強的冷卻能力，其冷卻力是空氣的1000~3000倍，熱傳導能力是空氣的25倍。液冷系統的數據中心PUE值可降至1.2以下，甚至接近于1。

《白皮書》分析，從“東數西算”發布的文件可以看到，此次東部地區PUE目標不超過1.25，西部地區不超過1.2，能效指標更嚴格。以“東數西算”成渝樞紐節點內、采用曙光技術建設的西部（重慶）科學城先進數據中心為例，采用了浸沒液冷技術、余熱回收、綠色建筑、清潔能源（光伏）等多種相關技術，項目年均PUE可達1.144，年節省用電約為14624.8MWh，年節省標準煤4870噸，年減少二氧化碳排放13149噸。截至目前，曙光擁有液冷核心專利超60項，部署的液冷服務器節點已超數萬。

《白皮書》認為，從一體化大數據中心算力樞紐節點來看，貴州擁有豐富的水電資源，內蒙古、甘肅、寧夏都是風光資源的“富集區”，“東數西算”將大幅提升綠色能源的需求，提高西部地區的綠色能源消納水平。

數據中心選址向用戶終端靠近是第三個趨勢。隨著超高清視頻、虛擬現實/增強現實（VR/AR）、金融支付、金融證券、自動駕駛、工業制造、遠程醫療等對網絡時延要求較高的業務的廣泛應用，靠近用戶側、作為算力“邊緣”端的邊緣計算型、中小型數據中心建設逐漸成為趨勢。白皮書分析，對時延非常敏感的網絡應用的數據中心，可以選擇在節點城市內部發展，服務后臺加工、離線分析、冷數據存儲備份等對時延不敏感的網絡應用的數據中心，就可以優先向貴州、內蒙古、甘肅、寧夏節點轉移，實現資源優化配置，提升資源使用效率。