區(qū)域數(shù)據(jù)中心發(fā)展路徑研究
——以山東省為例

文/蔣永建 段朝峰 王曉培 于洋 張修褀

數(shù)據(jù)是國家基礎(chǔ)戰(zhàn)略性資源和重要生產(chǎn)要素，隨著信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會的交匯融合，迅猛增長的數(shù)據(jù)總量正對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟(jì)運行機(jī)制、社會生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響。數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數(shù)據(jù)信息，和交通、網(wǎng)絡(luò)通訊一樣逐漸成為現(xiàn)代社會基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。

一、發(fā)展形勢分析

伴隨著大型化、集約化的發(fā)展趨勢，全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量逐年縮減，2017年底全球數(shù)據(jù)中心共計44.4萬個，2020年減少至42.2萬個。與此同時，全球部署機(jī)架總體呈小幅增長態(tài)勢，單機(jī)架功率快速提升，至2020年機(jī)架數(shù)已超過498萬架，服務(wù)器超過6200萬臺。政府和企業(yè)對業(yè)務(wù)的靈活性及成本的優(yōu)化日益重視，其對數(shù)據(jù)和云資源日益的需求增長催生了超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。據(jù)SRG（SynergyResearchGroup）統(tǒng)計顯示，2020年全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心達(dá)到597個，是2015年數(shù)量的兩倍；超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心服務(wù)器安裝量占公共云服務(wù)器安裝量的83%和公有云負(fù)載總量的86%。市場分布方面，北美地區(qū)占據(jù)了全球47.7%的市場份額，其次為亞太地區(qū)，占比為30.3%，西歐位居第三，占比15.8%。市場規(guī)模增速方面，亞太地區(qū)潛力最大，連續(xù)三年增速超過30%。發(fā)展趨勢方面，數(shù)據(jù)中心大型化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、體系化發(fā)展成為國際主流，以數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)、算力、數(shù)據(jù)流通與治理、數(shù)據(jù)應(yīng)用、安全等多要素融合的一體化大數(shù)據(jù)中心體系正加快形成。

2014年3月，我國首次將“大數(shù)據(jù)”一詞寫入政府工作報告，大數(shù)據(jù)開始成為國內(nèi)社會各界關(guān)注的熱點。2016年3月，我國“十三五”規(guī)劃正式提出“實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”。同年10月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第36次集體學(xué)習(xí)中明確提出，“以推行電子政務(wù)、建設(shè)新型智慧城市等為抓手，以數(shù)據(jù)集中和共享為途徑，建設(shè)全國一體化的國家大數(shù)據(jù)中心”。2020年12月，國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦等部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意 見》（發(fā) 改 高 技〔2020〕1922號）提出，創(chuàng)新大數(shù)據(jù)中心體系構(gòu)建，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，推動算力資源優(yōu)化、加速數(shù)據(jù)流通融合，深化大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新。2021年3月，我國“十四五”規(guī)劃提出，“加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群”。2021年7月，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》（工信部通信〔2021〕76號）提出，“用3年時間，基本形成布局合理、技術(shù)先進(jìn)、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長相適應(yīng)的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局”。目前，我國已基本形成以京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝地區(qū)以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等部分能源豐富、氣候適宜區(qū)域為主的大數(shù)據(jù)中心國家樞紐節(jié)點布局。國家樞紐節(jié)點以外的地區(qū)，將充分利用整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心資源，加快提高存量數(shù)據(jù)中心利用率。面向區(qū)域業(yè)務(wù)需求，結(jié)合能源供給、網(wǎng)絡(luò)條件等實際，發(fā)展規(guī)模適中、集約綠色的數(shù)據(jù)中心，打造具有地方特色、服務(wù)本地、規(guī)模適度的算力服務(wù)體系。

二、山東省數(shù)據(jù)中心基本情況

山東省委、省政府高度重視數(shù)據(jù)中心建設(shè)，將其定位為建設(shè)數(shù)字強(qiáng)省的重要支撐載體，相繼出臺了《數(shù)字山東發(fā)展規(guī)劃（2018-2022年）》《關(guān) 于 山東省數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》（魯政辦字〔2020〕34號）、《山東省新基建三年行動方案（2020-2022年）》（魯政字〔2020〕228號）等政策文件。文件明確提出要加快數(shù)據(jù)中心高水平建設(shè)，推動全省大數(shù)據(jù)中心的集聚發(fā)展。

（一）硬件設(shè)施建設(shè)情況

1.布局和規(guī)模

在數(shù)量方面，據(jù)調(diào)研，截至2020年底，山東省數(shù)據(jù)中心共計131個，其中，建成103個，在建28個。濟(jì)南、青島兩地數(shù)據(jù)中心最多，均為16個；濱州14個，淄博11個，煙臺、日照各10個；其余10地市建設(shè)數(shù)據(jù)中心數(shù)量均小于10個，聊城、東營、菏澤3地數(shù)據(jù)中心數(shù)量最少，均為3個。（見圖1）

圖1 山東省各地市數(shù)據(jù)中心分布情況

在規(guī)模方面，山東省大型（3000≤機(jī)架數(shù)＜10000）、超大型（機(jī)架數(shù)≥10000）數(shù)據(jù)中心合計23個，主要分布在青島（7個）、濟(jì)南（4個）兩地，數(shù)量居全國前十，其中超大型數(shù)據(jù)中心共8個，占比為6%；大型數(shù)據(jù)中心15個，占比為12%。

2.能效水平

大型數(shù)據(jù)中心主要采用水冷冷水空調(diào)系統(tǒng)，中小型數(shù)據(jù)中心主要采用風(fēng)冷直膨式空調(diào)系統(tǒng)。山東省數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計PUE（電能利用效率）平均值為1.53，夏季實測峰值為1.68，冬季實測谷值為1.49。其中，大型、超大型數(shù)據(jù)中心規(guī)劃平均PUE值為1.45，中小型數(shù)據(jù)中心規(guī)劃平均PUE值為1.53。

3.算力水平

主要集中于濟(jì)南、青島兩地，其中，國家超級計算濟(jì)南中心算力超過40P FLOPS（每秒所執(zhí)行的浮點運算次數(shù)）；青島市中國電信云計算基地、中國移動數(shù)據(jù)中心合計算力超過34P FLOPS。其余各地市數(shù)據(jù)中心算力分布較為分散，基本在5P FLOPS以下。

（二）服務(wù)支撐保障情況

1.業(yè)務(wù)時延水平

131家數(shù)據(jù)中心中有102家面向政務(wù)、金融、醫(yī)療、電力、環(huán)保、教育、交通等行業(yè)提供公共數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，主營業(yè)務(wù)時延基本在50ms以內(nèi)。其中可實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)時延小于10ms的數(shù)據(jù)中心有57家，占比超過55%，具有進(jìn)一步拓展業(yè)務(wù)的潛力。（見表1）

表1 山東省數(shù)據(jù)中心主營業(yè)務(wù)時延情況

2.評級情況

根 據(jù)《GB50147-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)要求，全省131個數(shù)據(jù)中心中通過A級評定的有19個，占比為14.5%；B級評定的有85個，占比為64.9%；C級11個，占比為8.4%；未評級16個，占比為12.2%。

3.網(wǎng)絡(luò)安全情況

山東省總體網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境較好，計算機(jī)惡意程序受控主機(jī)數(shù)量連續(xù)5年下降，控制主機(jī)數(shù)量連續(xù)2年下降，從事網(wǎng)絡(luò)安全業(yè)務(wù)的企業(yè)有350多家，數(shù)量居全國第7位，為數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)安全提供了支撐。

4.硬件使用情況

截 至2020年 底，全 省 共規(guī)劃建設(shè)機(jī)架42.6萬架，已建設(shè)機(jī)架14.6萬架，占比為34.3%；在用機(jī)架5.2萬架，上架率為35.7%（在用機(jī)架與已建設(shè)機(jī)架之比）。已投入運營數(shù)據(jù)中心的總數(shù)據(jù)存儲能力為16.3EB，但實際總數(shù)據(jù)存儲量較少。

（三）數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)模式情況

數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)可分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)兩種，基礎(chǔ)業(yè)務(wù)包括主機(jī)托管、服務(wù)器出租、虛擬主機(jī)出租等，主要體現(xiàn)為對硬件資源的共享使用；增值業(yè)務(wù)包括數(shù)據(jù)備份、系統(tǒng)集成等，主要體現(xiàn)為對外提供技術(shù)支持服務(wù)。

全省131個數(shù)據(jù)中心中，目前有47個同時提供兩種服務(wù)，占比為35.88%；有31個數(shù)據(jù)中心僅提供基礎(chǔ)服務(wù)，占比為23.66%。在業(yè)務(wù)服務(wù)對象方面，有70個數(shù)據(jù)中心開展政務(wù)服務(wù)業(yè)務(wù)，占比為53.44%，政府是數(shù)據(jù)中心的主要客戶之一。

三、存在的問題

（一）頂層設(shè)計和發(fā)展機(jī)制不健全

目前山東省在大數(shù)據(jù)中心總體布局和統(tǒng)籌規(guī)劃方面尚未出臺專門政策文件，在數(shù)據(jù)中心具體建設(shè)要求、運行規(guī)范等方面也缺乏相關(guān)省級地方標(biāo)準(zhǔn)。此外，全省數(shù)據(jù)管理機(jī)制尚未建立，政府、企業(yè)數(shù)據(jù)融合難，尚未實現(xiàn)跨層級、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)順暢流通。

（二）規(guī)模偏小，能效水平偏低

目前山東省數(shù)據(jù)中心以機(jī)架數(shù)小于3000的中小型為主，占全部數(shù)據(jù)中心的82.5%，大型、超大型數(shù)據(jù)中心僅占全部數(shù)據(jù)中心的17.5%，數(shù)據(jù)中心“小”型化特征突出。此外，數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE平均值為1.53，其中大型、超大型數(shù)據(jù)中心的設(shè)計PUE平均值為1.45，能耗指標(biāo)偏高，與國家提出2025年大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE低于1.3的目標(biāo)尚有一定差距，能效水平有待提升。（見表2）

表2 山東省數(shù)據(jù)中心PUE水平現(xiàn)狀

（三）資源利用不充分，數(shù)據(jù)流通不暢

一是上架率有待提升。全省目前在用機(jī)架5萬余架，排除在建、未正式運營的數(shù)據(jù)中心，已用機(jī)架占比僅為35.7%。二是存儲空間使用率不高。已投入運營數(shù)據(jù)中心超過一半的存儲空間仍處于空閑狀態(tài)，且存儲資源配置不均衡，總存儲能力在30PB以下的數(shù)據(jù)中心存儲率較高，個別已出現(xiàn)存儲容量不能滿足實際需求情況，而存儲能力超過100PB的數(shù)據(jù)中心，其存儲利用率低于30%。三是算力資源利用不充分。全省擁有國家超級計算中心（全國僅有8所）、浪潮云計算中心等算力設(shè)施，總算力超過80P FLOPS，居全國前列，但數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)挖掘利用不足，數(shù)據(jù)分析需求與高性能計算供給之間未形成有效鏈接。四是互聯(lián)互通程度低。數(shù)據(jù)中心之間建有直連線路約占比40%，數(shù)據(jù)中心與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)園、重點企業(yè)建有直連線路約為50%，數(shù)據(jù)流通不夠順暢。

（四）大數(shù)據(jù)應(yīng)用生態(tài)體系尚未建立

一是以大數(shù)據(jù)全生命周期為核心的體系尚未建立?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)中心多為數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)災(zāi)備等傳統(tǒng)模式，面向大數(shù)據(jù)生產(chǎn)、采集、清洗、存儲、挖掘、分析、應(yīng)用、交易、保護(hù)全生命周期的一體化大數(shù)據(jù)中心發(fā)展模式尚未建立，云數(shù)據(jù)中心等新模式較少，對以大數(shù)據(jù)為核心要素的上下游發(fā)展帶動不足。二是大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用不強(qiáng)。未能充分發(fā)揮省內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢突出、制造業(yè)門類齊全、服務(wù)業(yè)提升勢頭迅猛的優(yōu)勢，未能實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與三大產(chǎn)業(yè)深度融合，缺乏應(yīng)用模式創(chuàng)新。三是一體化大數(shù)據(jù)中心生態(tài)體系尚未建立。大數(shù)據(jù)中心集聚發(fā)展效益不夠明顯，數(shù)據(jù)未實現(xiàn)順暢流通和聚集，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動效果尚未顯現(xiàn)，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)黏合度不強(qiáng)。

四、發(fā)展路徑及建議

山東省可堅持市場需求導(dǎo)向，整合利用現(xiàn)有資源，以濟(jì)南、青島“雙核”大數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，加強(qiáng)與鄰近國家樞紐節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，靈活部署邊緣數(shù)據(jù)中心，加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心綠色化、集約化管理。充分發(fā)揮區(qū)域一、二產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，發(fā)展與大數(shù)據(jù)深入融合的新業(yè)態(tài)，探索大數(shù)據(jù)應(yīng)用新模式，形成具有鮮明地方特色、算力高質(zhì)量供給、數(shù)據(jù)高效率流通的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地，并適時申請國家樞紐節(jié)點。

（一）強(qiáng)化頂層設(shè)計，完善體制機(jī)制

一是加強(qiáng)頂層設(shè)計。堅持高點定位、科學(xué)謀劃，統(tǒng)籌全省大數(shù)據(jù)中心發(fā)展，全面打造濟(jì)南、青島兩個低時延數(shù)據(jù)中心核心區(qū)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心布局優(yōu)化。探索打造全省政務(wù)領(lǐng)域一體化數(shù)據(jù)中心體系，做好網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局和原數(shù)據(jù)中心整合。二是完善標(biāo)準(zhǔn)體系。分層次建立完善山東省綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)體系，制定實施綠色數(shù)據(jù)中心評價規(guī)范。圍繞大數(shù)據(jù)全生命周期，完善數(shù)據(jù)管理要求，明確數(shù)據(jù)中心管理規(guī)范。三是優(yōu)化發(fā)展機(jī)制。深化數(shù)據(jù)要素市場化配置能力，以市場實際需求決定數(shù)據(jù)中心服務(wù)資源供給，建立長效發(fā)展機(jī)制。

（二）存量與增量并重，著力綠色發(fā)展

按照“存量改造、增量限制、整體優(yōu)化”總體思路，推動數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型升級為“綠色算力基礎(chǔ)設(shè)施”。一是嚴(yán)格控制新建數(shù)據(jù)中心。原則上僅支持設(shè)計PUE值低于1.25、上架率高于65%的大型、超大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目，并納入省重點項目管理。二是分級分類實施綠色數(shù)據(jù)中心改造提升行動。通過存量改造，逐步實現(xiàn)大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE值低于1.3的目標(biāo)，推動粗放型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向智能化云數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型。三是探索降低能耗新路徑。推廣整機(jī)柜、模塊化等先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)綠色智能服務(wù)器、能源管理信息化系統(tǒng)、熱場管理、分布式供能、直流供電等機(jī)房管理技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，擴(kuò)大太陽能、風(fēng)能等可再生能源應(yīng)用，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心全電量優(yōu)先參與電力市場化交易。

（三）用好現(xiàn)有資源，注重數(shù)據(jù)流通

一是把閑置資源用起來。立足濟(jì)南黃河大數(shù)據(jù)中心、青島海洋大數(shù)據(jù)中心、魯南大數(shù)據(jù)中心、國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)北方中心等大型數(shù)據(jù)中心的支撐作用，推動中小型數(shù)據(jù)中心設(shè)施資源、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用資源、人才資源向大型數(shù)據(jù)中心整合，提升機(jī)柜利用率和存儲使用率。二是把優(yōu)勢資源用起來。充分發(fā)揮高性能計算、云計算等先發(fā)優(yōu)勢，依托國家超級計算濟(jì)南中心、浪潮云計算中心等，完善云資源接入和一體化調(diào)度機(jī)制，推動算力資源服務(wù)化，面向政府、企業(yè)、公眾提供成本低、覆蓋廣、可靠性強(qiáng)的算力服務(wù)。三是完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。優(yōu)化全省大數(shù)據(jù)中心體系網(wǎng)絡(luò)，打通數(shù)據(jù)中心互聯(lián)互通渠道，實現(xiàn)低時延、高速率數(shù)據(jù)交互。合理布局邊緣計算資源池節(jié)點，形成應(yīng)用廣泛、服務(wù)全面、鏈條健全、設(shè)施完善的算力服務(wù)體系。

（四）推進(jìn)模式創(chuàng)新，打造特色應(yīng)用

一是推進(jìn)數(shù)據(jù)服務(wù)創(chuàng)新。支持一體化大數(shù)據(jù)中心完善數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)運營等新服務(wù)，加速服務(wù)模式升級。支持大數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)流通交易平臺建設(shè)，加快數(shù)據(jù)要素市場流轉(zhuǎn)。推動大數(shù)據(jù)中心與政府、園區(qū)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，深化行業(yè)協(xié)同、區(qū)域協(xié)同。二是加快數(shù)據(jù)應(yīng)用場景融合推廣。推動數(shù)據(jù)要素與實體經(jīng)濟(jì)深度融合發(fā)展，立足制造業(yè)大省、農(nóng)業(yè)大省和服務(wù)業(yè)迅速擴(kuò)張機(jī)遇，以數(shù)據(jù)賦能智能制造、特色高效數(shù)字農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型為攻關(guān)方向，形成可復(fù)制可推廣的好經(jīng)驗好做法，打造數(shù)據(jù)中心山東新模式。三是形成一體化大數(shù)據(jù)中心發(fā)展生態(tài)。拓展以大數(shù)據(jù)中心為核心的數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈，推動數(shù)據(jù)中心與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)深度合作，探索“虛擬數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)園”等新型模式。

（五）創(chuàng)新金融支持，加快行業(yè)發(fā)展

一是加大政府資金支持。統(tǒng)籌各類財政專項資金，充分利用“數(shù)字山東”等財政補(bǔ)貼資金，支持一體化大數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局和應(yīng)用創(chuàng)新。鼓勵政府部門采購大數(shù)據(jù)中心服務(wù)，推動數(shù)據(jù)中心技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用推廣。二是充分發(fā)揮投資基金引導(dǎo)作用。爭取國家電信普遍服務(wù)基金投入，引導(dǎo)省內(nèi)外大型基建專項資金向一體化大數(shù)據(jù)中心傾斜。鼓勵社會資本投入，撬動金融和社會資本支持大數(shù)據(jù)中心建設(shè)。三是探索金融支持方式。鼓勵金融機(jī)構(gòu)建立信貸審批綠色通道，推進(jìn)信息資產(chǎn)作為生產(chǎn)要素投資入股、質(zhì)押融資。推動大數(shù)據(jù)中心相關(guān)企業(yè)登陸資本市場，支持到“新三板”、區(qū)域性股權(quán)市場掛牌融資。