瞭望丨数据中心建设补短板

◇我国数据中心集群建设仍存上架率偏低、算力设施协同不足、绿色转型有待提速等短板，有待逐步补齐
　　
　　◇甘肃、贵州等多地已明确整合省内闲置算力资源，建立统一的算力资源池，面向省外提供算力清单
　　
　　◇引入专业余热利用服务公司，政府对于开展余热利用的数据中心应在碳指标、金融等方面予以政策鼓励，切实提升余热利用经济效益
　　
　　2021年，国家发改委等四部门正式启动全国一体化算力网络国家枢纽节点建设，随后实施“东数西算”工程。2022年初，我国8个国家算力枢纽节点全部获批，并规划设立10个国家数据中心集群。在此背景下，各数据中心集群加快建设，加速形成集聚效应，在产业融合、算力经济等助推下，“东数西算”初见成效。
　　
　　与此同时，我国数据中心集群建设仍存上架率偏低、算力设施协同不足、绿色转型有待提速等短板，有待逐步补齐。
　　
　　解决上架率偏低问题避免资源闲置
　　
　　在2021年全球算力分布中，中国位列第二。当前我国数据中心建设规模大、增速快，但重建轻用仍然存在。数据显示，截至2021年底，我国在用数据中心机架规模达到520万架，近5年年均复合增速超30%，但整体上架率仅在50%左右，其中西北和西南地区为34%和41%。
　　
　　“‘东数西算’战略提出后，各数据中心集群建设目标数量很大，有可能超过未来需求。”广东省网络文化协会副会长蓝云说，少数地方出现了争指标、卖地皮、挣快钱现象，数据中心存在空置，还未真正利用起来。
　　
　　而数据中心上架率偏低的原因主要是建设定位不明确、产业生态不完善。贵阳市大数据产业有限公司副总经理范灵俊说，部分数据中心试图通过扩大规模来增强自身优势，机柜资源与客户资源、销售模式不匹配，大幅拉高了数据中心市场的平均空置率。
　　
　　中国工程院院士邬贺铨表示，过去西部一些地方发展数据中心多是“数字房地产”的模式，以出租数字空间为主，增值服务较少。这导致数据要素发展潜力未得到充分释放，产业链应用和市场两头在外，数据采集、清洗、挖掘等服务环节发展不足，数据中心使用价值难以充分体现。
　　
　　有的数据中心配套产业和设施未能同步匹配，靠数据中心“单打独斗”只能承接低层次存储和管理业务。华南师范大学计算机学院教授赵淦森表示，数据中心集群的产业关键是“两端带动”，需要上游端运营商的数据中心和下游端数据服务产业共同作用。目前一些地方政府批完土地和能耗指标后，没有积极承担配套服务引流和建设工作，因此企业在投资使用方面不免存在疑虑。
　　
　　提高数据中心上架率、资源使用效率，需要加强系统规划和整体布局，平衡投资与资源利用。在国家算力枢纽节点、数据中心集群等战略基础上，持续强化政策引导和要素保障，形成更加完善的数据中心布局体系，稳固市场投资意愿。
　　
　　对于尚未纳入国家战略部署的地区，可引导发掘自身优势，完善数据中心周边建设，提升数据产业能力。同时，遵循国家战略规定的政策原则，减少盲目上马、跑马圈地等现象，避免数据中心资源浪费。
　　
　　加强协同防止“忙闲不均”
　　
　　“东数西算”工程全面启动后，各算力枢纽节点、数据中心集群加大了投资建设力度，但各节点、集群之间统筹力度有待增强。目前因缺少任务协同和资源共享机制，算力设施“忙闲不均”，构建全国一体化大数据中心协同创新体系尚需努力。
　　
　　当前数据中心呈蓬勃发展态势，这些建设方多元、系统异构的算力设施如何互联互通、资源共享引起行业担忧。“很多企业自己建有数据中心，大多独立运营，技术发展与规划路线自成一派，尤其在自动化运营和资源共享机制方面兼容性较差，很难实现协同。”贵州、青海等地的部分电信运营商负责人如此说。
　　
　　数据中心无法联动带来算力资源的低效配置，制约“东数西算”成效发挥。北京航空航天大学计算机学院副教授栾钟治说，各算力中心单打独斗分散运营，需投入人力物力自行发展用户，容易出现算力中心间的负载不均衡，导致算力碎片化和算力资源浪费；而在用户侧，由于各算力平台的硬件配置、软件资源等存在差异，也给用户带来诸多不便。
　　
　　算力设施协同不足是技术瓶颈、成本顾虑、安全风险等诸多因素共同作用的结果。多样化数据中心和异构化体系结构要打通，对软硬件的兼容性带来极大考验。中国信息通信研究院云计算与大数据研究所副所长李洁等认为，当前，计算产业和网络产业相对独立，存在标准缺失、数据共享不够、资源接口不统一等壁垒，未来仍需大量的标准化工作和技术研究工作。
　　
　　“东数西算”已为数据中心协同化、一体化指明了方向，而这需从调度机制上重点发力，提升算力资源利用效率和服务水平。多名干部、企业负责人呼吁从国家层面加强统筹力度，引导数据中心建设向已明确的枢纽、集群集中，并给予配套政策支持。鼓励各地整合好区域算力，如甘肃、贵州等多地已明确整合省内闲置算力资源，建立统一的算力资源池，面向省外提供算力清单。
　　
　　助力节能促进绿色低碳转型
　　
　　数据中心作为耗电大户，电力成本占其运营成本的60%左右。近年来，我国数据中心建设持续提速，用电量不断攀升。据预测，2022年耗电量将达2700亿千瓦时，超过2座三峡电站年发电量，且相当比重是煤电。
　　
　　在“双碳”战略背景下，加快推进数据中心节能降碳势在必行。“控制数据中心的能耗不仅关乎计算服务的成本，而且关乎国家碳排放的核心发展要求。”邬贺铨说。
　　
　　当前，液冷等一批前沿技术正加快应用，助力数据中心节能降耗。如阿里云首创基础设施和IT设备融合一体化浸没液冷数据中心，将所有IT设备浸入专利的冷却液中，PUE达到极低的1.07。一些地区加快引入可再生能源，助力数据中心绿色转型。宁夏目前新能源装机突破3000万千瓦，新能源装机占比突破50%。凭借绿电优势，预计到2025年宁夏中卫绿色数据中心集群PUE平均值不高于1.2，可再生能源利用率达到65%。
　　
　　部分数据中心因改造成本较高、可再生能源使用不足等原因影响其绿色转型的积极性。部分数据中心由于建成较早，存在能源资源利用效率低，少数机房规模小、负荷低等问题。有数据显示，随着节能降耗技术边际效应降低，数据中心PUE每降低0.1所需数据中心设备成本增长近30%，绿色转型所需的设备资金投入压力也较大。
　　
　　业内认为，PUE值低并不代表碳排放低，数据中心绿色转型还需着重提升可再生资源的使用比例。受多重因素影响，当前全国一些数据中心并未能配备可再生能源，使用或占比不高。此外，部分地区对数据中心使用绿电并无细化配套政策，由此数据中心购买、使用绿电的积极性也不高。
　　
　　未来，技术和能源利用模式革新仍是数据中心绿色转型的主要路径。赵淦森表示，在关注数据中心PUE值的同时，还需努力降低IT设备能耗，宜提高芯片研发技术与生产工艺。“越小越好的芯片功耗发热越低，换一代芯片能耗就完全不一样。”
　　
　　为更好发挥西部地区清洁能源的优势，范灵俊说，数据中心建设应跟着能源走，支持数据中心采用大用户直供、拉专线等方式提升清洁能源电力消费。业内认为，应充分利用数据中心园区屋顶等用地资源，建设分布式可再生能源发电设施，并配置一定比例的储能系统，促进数据中心集群可再生能源利用率显著提升。
　　
　　开辟新应用场景促余热“变废为宝”
　　
　　数据中心是耗能大户，中国电子技术标准化研究院数据显示，2021年全国数据中心能源消耗达到2166亿千瓦时，较2020年增加44%，占全社会用电量的2.6%左右。
　　
　　在消耗巨量电力的同时，其IT设备在运行过程中产生大量余热。中国建筑设计研究院智能工程中心副总工程师劳逸民表示，以我国数据中心耗电量1600亿千瓦时测算，其中可有效利用178.76亿千瓦时电力消耗产生的余热，如果这些余热被完全利用，相当于满足北京市2.5亿多平方米的采暖用热。
　　
　　目前，各地数据中心在积极探索余热利用，如中国移动哈尔滨数据中心采用高温水源热泵，利用热回收技术将园区机房内IT设备产生的余热重复利用，作为办公采暖和办公用热水热源。目前，数据中心一期IT设备提供余热利用量为1.03万千瓦，可供冬季采暖面积8.7万多平方米，每年节约电量153万千瓦时。
　　
　　目前，国内不少数据中心结合自身实际探索余热利用新路径，但成功案例较少，技术尚不成熟、缺乏应用场景、经济效益弱等是主因。中国联通哈尔滨云数据中心负责人陈梁说，数据中心利用自然冷源降温，存在温度不高、不易收集等难点，长距离传输还会导致温度衰减，目前缺少成熟的余热利用技术。
　　
　　数据中心余热回收理想化的场景主要为生活供热，因部分数据中心远离居民聚居区、缺乏前期规划等，余热缺少应用场景。宁夏誉成云创数据投资有限公司运营的数据中心余热均被直排。公司业务部经理李志刚表示，中卫市人口密度低、数据中心远离市区，余热给谁用是个大问题。
　　
　　数据中心余热利用最终要算“经济账”。现阶段我国数据中心余热回收利用基础设施建设一次性投资成本高、回收周期长，影响数据中心余热利用积极性。
　　
　　要将数据中心余热“变废为宝”，需通过探索完善余热利用技术、增加余热利用新场景等方式，不断提升余热利用经济效益。
　　
　　宁夏西部云基地发展有限公司总经理庄宁等人表示，应以建设10个国家数据中心集群为契机，加速数据中心集聚，为余热利用创造便利条件。并在规划阶段将数据中心与用热单位统筹布局，政府也应加大相关投入并出台鼓励政策，调动数据中心余热利用的积极性。
　　
　　余热利用的关键在于有开发应用场景，提升经济效益。除了为就近设施供暖之外，国外一些数据中心不断丰富余热利用路径，如利用数据中心余热加热游泳池、为气候植物园供热等。李志刚等人认为，除了为就近设施供暖外，数据中心余热利用需结合当地实际不断开辟新的应用场景，引入专业余热利用服务公司，政府对于开展余热利用的数据中心应在碳指标、金融等方面予以政策鼓励，切实提升余热利用经济效益。 
　　
　　编辑：Harris