我國數(shù)據(jù)中心向算力需求中心和綜合能效最優(yōu)聚集

崔立勇

日前在北京發(fā)布的《東數(shù)西算下新型算力基礎設施發(fā)展白皮書》（以下簡稱《白皮書》）認為，我國數(shù)據(jù)中心布局向供需協(xié)調有序、綜合能效優(yōu)化演進，更加規(guī)范和優(yōu)化。

具體分析，數(shù)據(jù)中心的選址布局正呈現(xiàn)出向算力需求中心聚集、向綜合能效最優(yōu)聚集、向用戶終端靠近三大變化趨勢。

《白皮書》是“東數(shù)西算”戰(zhàn)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(yè)聯(lián)盟、益企研究院基于實踐調查研究，分析了東數(shù)西算對新型算力基礎設施發(fā)展的影響、新型算力基礎設施技術架構的迭代和演進。

數(shù)據(jù)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(guī)模、投資成本、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心選址首先是向算力需求中心聚集。當前我國數(shù)據(jù)中心分布以大灣區(qū)、長三角、京津冀等較發(fā)達地域為主，約80%的在用數(shù)據(jù)中心集中在用戶規(guī)模較大、應用需求強烈的互聯(lián)網(wǎng)骨干節(jié)點所在省市及周邊人口稠密、經濟發(fā)達、總部企業(yè)密布的一線城市。截至2021年底，北京及周邊、上海及周邊的數(shù)據(jù)中心機架數(shù)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(shù)據(jù)中心的政策約束愈加嚴格，一線城市周邊地區(qū)逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心密集落戶的地區(qū)。阿里云五大超級數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心選址其次是向綜合能效最優(yōu)聚集。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要因素之一。通信運營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等紛紛將數(shù)據(jù)備份存儲、大數(shù)據(jù)處理等對網(wǎng)絡時延要求較低的業(yè)務向綜合能效優(yōu)勢地區(qū)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(yè)設立數(shù)據(jù)中心。西南地區(qū)的“云上貴州”吸引了蘋果、騰訊、華為等企業(yè)。甘肅的“云天中衛(wèi)”建成了亞馬遜、美利云、中國移動、中國聯(lián)通、天云網(wǎng)絡、創(chuàng)客超算6個大型、超大型數(shù)據(jù)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(xù)推廣。據(jù)統(tǒng)計，2021年，我國數(shù)據(jù)中心年耗電量2161億千瓦時，約占全國總用電量的2.6%。數(shù)據(jù)中心總體上還處于小而散的粗放建設階段，大型、超大型數(shù)據(jù)中心占比僅為12%。大部分中小數(shù)據(jù)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(huán)境因素影響，解熱極限相對較低。據(jù)數(shù)據(jù)中心綠色能源技術聯(lián)盟統(tǒng)計，2021年度全國數(shù)據(jù)中心平均PUE（電源使用效率，數(shù)據(jù)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(shù)量的數(shù)據(jù)中心PUE超過1.8甚至2.0。

面向碳達峰、碳中和發(fā)展目標，國家和地方持續(xù)出臺一系列政策，進一步規(guī)范了數(shù)據(jù)中心的能耗管理和PUE值。白皮書強調，節(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)顯示，液冷比傳統(tǒng)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(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)西算”發(fā)布的文件可以看到，此次東部地區(qū)PUE目標不超過1.25，西部地區(qū)不超過1.2，能效指標更嚴格。以“東數(shù)西算”成渝樞紐節(jié)點內、采用曙光技術建設的西部（重慶）科學城先進數(shù)據(jù)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(jié)省用電約為14624.8MWh，年節(jié)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(jié)點已超數(shù)萬。

《白皮書》認為，從一體化大數(shù)據(jù)中心算力樞紐節(jié)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(qū)”，“東數(shù)西算”將大幅提升綠色能源的需求，提高西部地區(qū)的綠色能源消納水平。

數(shù)據(jù)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(xiàn)實/增強現(xiàn)實（VR/AR）、金融支付、金融證券、自動駕駛、工業(yè)制造、遠程醫(yī)療等對網(wǎng)絡時延要求較高的業(yè)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(shù)據(jù)中心建設逐漸成為趨勢。白皮書分析，對時延非常敏感的網(wǎng)絡應用的數(shù)據(jù)中心，可以選擇在節(jié)點城市內部發(fā)展，服務后臺加工、離線分析、冷數(shù)據(jù)存儲備份等對時延不敏感的網(wǎng)絡應用的數(shù)據(jù)中心，就可以優(yōu)先向貴州、內蒙古、甘肅、寧夏節(jié)點轉移，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提升資源使用效率。