我國數據中心集群建設仍存上架率偏低、算力設施協(xié)同不足、綠色轉型有待提速等短板，有待逐步補齊
甘肅、貴州等多地已明確整合省內閑置算力資源，建立統(tǒng)一的算力資源池，面向省外提供算力清單
引入專業(yè)余熱利用服務公司，政府對于開展余熱利用的數據中心應在碳指標、金融等方面予以政策鼓勵，切實提升余熱利用經濟效益
文 |《瞭望》新聞周刊記者
2021年，國家發(fā)改委等四部門正式啟動全國一體化算力網絡國家樞紐節(jié)點建設，隨后實施“東數西算”工程。2022年初，我國8個國家算力樞紐節(jié)點全部獲批，并規(guī)劃設立10個國家數據中心集群。在此背景下，各數據中心集群加快建設，加速形成集聚效應，在產業(yè)融合、算力經濟等助推下，“東數西算”初見成效。
與此同時，我國數據中心集群建設仍存上架率偏低、算力設施協(xié)同不足、綠色轉型有待提速等短板，有待逐步補齊。
解決上架率偏低問題避免資源閑置
在2021年全球算力分布中，中國位列第二。當前我國數據中心建設規(guī)模大、增速快，但重建輕用仍然存在。數據顯示，截至2021年底，我國在用數據中心機架規(guī)模達到520萬架，近5年年均復合增速超30%，但整體上架率僅在50%左右，其中西北和西南地區(qū)為34%和41%。
“‘東數西算’戰(zhàn)略提出后，各數據中心集群建設目標數量很大，有可能超過未來需求?！睆V東省網絡文化協(xié)會副會長藍云說，少數地方出現了爭指標、賣地皮、掙快錢現象，數據中心存在空置，還未真正利用起來。
而數據中心上架率偏低的原因主要是建設定位不明確、產業(yè)生態(tài)不完善。貴陽市大數據產業(yè)有限公司副總經理范靈俊說，部分數據中心試圖通過擴大規(guī)模來增強自身優(yōu)勢，機柜資源與客戶資源、銷售模式不匹配，大幅拉高了數據中心市場的平均空置率。
中國工程院院士鄔賀銓表示，過去西部一些地方發(fā)展數據中心多是“數字房地產”的模式，以出租數字空間為主，增值服務較少。這導致數據要素發(fā)展?jié)摿ξ吹玫匠浞轴尫?，產業(yè)鏈應用和市場兩頭在外，數據采集、清洗、挖掘等服務環(huán)節(jié)發(fā)展不足，數據中心使用價值難以充分體現。
有的數據中心配套產業(yè)和設施未能同步匹配，靠數據中心“單打獨斗”只能承接低層次存儲和管理業(yè)務。華南師范大學計算機學院教授趙淦森表示，數據中心集群的產業(yè)關鍵是“兩端帶動”，需要上游端運營商的數據中心和下游端數據服務產業(yè)共同作用。目前一些地方政府批完土地和能耗指標后，沒有積極承擔配套服務引流和建設工作，因此企業(yè)在投資使用方面不免存在疑慮。
提高數據中心上架率、資源使用效率，需要加強系統(tǒng)規(guī)劃和整體布局，平衡投資與資源利用。在國家算力樞紐節(jié)點、數據中心集群等戰(zhàn)略基礎上，持續(xù)強化政策引導和要素保障，形成更加完善的數據中心布局體系，穩(wěn)固市場投資意愿。
對于尚未納入國家戰(zhàn)略部署的地區(qū)，可引導發(fā)掘自身優(yōu)勢，完善數據中心周邊建設，提升數據產業(yè)能力。同時，遵循國家戰(zhàn)略規(guī)定的政策原則，減少盲目上馬、跑馬圈地等現象，避免數據中心資源浪費。
加強協(xié)同防止“忙閑不均”
“東數西算”工程全面啟動后，各算力樞紐節(jié)點、數據中心集群加大了投資建設力度，但各節(jié)點、集群之間統(tǒng)籌力度有待增強。目前因缺少任務協(xié)同和資源共享機制，算力設施“忙閑不均”，構建全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng)新體系尚需努力。
當前數據中心呈蓬勃發(fā)展態(tài)勢，這些建設方多元、系統(tǒng)異構的算力設施如何互聯互通、資源共享引起行業(yè)擔憂?！昂芏嗥髽I(yè)自己建有數據中心，大多獨立運營，技術發(fā)展與規(guī)劃路線自成一派，尤其在自動化運營和資源共享機制方面兼容性較差，很難實現協(xié)同?！辟F州、青海等地的部分電信運營商負責人如此說。
數據中心無法聯動帶來算力資源的低效配置，制約“東數西算”成效發(fā)揮。北京航空航天大學計算機學院副教授欒鐘治說，各算力中心單打獨斗分散運營，需投入人力物力自行發(fā)展用戶，容易出現算力中心間的負載不均衡，導致算力碎片化和算力資源浪費；而在用戶側，由于各算力平臺的硬件配置、軟件資源等存在差異，也給用戶帶來諸多不便。
算力設施協(xié)同不足是技術瓶頸、成本顧慮、安全風險等諸多因素共同作用的結果。多樣化數據中心和異構化體系結構要打通，對軟硬件的兼容性帶來極大考驗。中國信息通信研究院云計算與大數據研究所副所長李潔等認為，當前，計算產業(yè)和網絡產業(yè)相對獨立，存在標準缺失、數據共享不夠、資源接口不統(tǒng)一等壁壘，未來仍需大量的標準化工作和技術研究工作。
“東數西算”已為數據中心協(xié)同化、一體化指明了方向，而這需從調度機制上重點發(fā)力，提升算力資源利用效率和服務水平。多名干部、企業(yè)負責人呼吁從國家層面加強統(tǒng)籌力度，引導數據中心建設向已明確的樞紐、集群集中，并給予配套政策支持。鼓勵各地整合好區(qū)域算力，如甘肅、貴州等多地已明確整合省內閑置算力資源，建立統(tǒng)一的算力資源池，面向省外提供算力清單。
助力節(jié)能促進綠色低碳轉型
數據中心作為耗電大戶，電力成本占其運營成本的60%左右。近年來，我國數據中心建設持續(xù)提速，用電量不斷攀升。據預測，2022年耗電量將達2700億千瓦時，超過2座三峽電站年發(fā)電量，且相當比重是煤電。
在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，加快推進數據中心節(jié)能降碳勢在必行。“控制數據中心的能耗不僅關乎計算服務的成本，而且關乎國家碳排放的核心發(fā)展要求。”鄔賀銓說。
當前，液冷等一批前沿技術正加快應用，助力數據中心節(jié)能降耗。如阿里云首創(chuàng)基礎設施和IT設備融合一體化浸沒液冷數據中心，將所有IT設備浸入專利的冷卻液中，PUE達到極低的1.07。一些地區(qū)加快引入可再生能源，助力數據中心綠色轉型。寧夏目前新能源裝機突破3000萬千瓦，新能源裝機占比突破50%。憑借綠電優(yōu)勢，預計到2025年寧夏中衛(wèi)綠色數據中心集群PUE平均值不高于1.2，可再生能源利用率達到65%。
部分數據中心因改造成本較高、可再生能源使用不足等原因影響其綠色轉型的積極性。部分數據中心由于建成較早，存在能源資源利用效率低，少數機房規(guī)模小、負荷低等問題。有數據顯示，隨著節(jié)能降耗技術邊際效應降低，數據中心PUE每降低0.1所需數據中心設備成本增長近30%，綠色轉型所需的設備資金投入壓力也較大。
業(yè)內認為，PUE值低并不代表碳排放低，數據中心綠色轉型還需著重提升可再生資源的使用比例。受多重因素影響，當前全國一些數據中心并未能配備可再生能源，使用或占比不高。此外，部分地區(qū)對數據中心使用綠電并無細化配套政策，由此數據中心購買、使用綠電的積極性也不高。
未來，技術和能源利用模式革新仍是數據中心綠色轉型的主要路徑。趙淦森表示，在關注數據中心PUE值的同時，還需努力降低IT設備能耗，宜提高芯片研發(fā)技術與生產工藝。“越小越好的芯片功耗發(fā)熱越低，換一代芯片能耗就完全不一樣?！?
為更好發(fā)揮西部地區(qū)清潔能源的優(yōu)勢，范靈俊說，數據中心建設應跟著能源走，支持數據中心采用大用戶直供、拉專線等方式提升清潔能源電力消費。業(yè)內認為，應充分利用數據中心園區(qū)屋頂等用地資源，建設分布式可再生能源發(fā)電設施，并配置一定比例的儲能系統(tǒng)，促進數據中心集群可再生能源利用率顯著提升。
西部云基地國家（中衛(wèi)）數據中心中國聯通數據中心機房（2022年3月1日攝） 王鵬攝/本刊
開辟新應用場景促余熱“變廢為寶”
數據中心是耗能大戶，中國電子技術標準化研究院數據顯示，2021年全國數據中心能源消耗達到2166億千瓦時，較2020年增加44%，占全社會用電量的2.6%左右。
在消耗巨量電力的同時，其IT設備在運行過程中產生大量余熱。中國建筑設計研究院智能工程中心副總工程師勞逸民表示，以我國數據中心耗電量1600億千瓦時測算，其中可有效利用178.76億千瓦時電力消耗產生的余熱，如果這些余熱被完全利用，相當于滿足北京市2.5億多平方米的采暖用熱。
目前，各地數據中心在積極探索余熱利用，如中國移動哈爾濱數據中心采用高溫水源熱泵，利用熱回收技術將園區(qū)機房內IT設備產生的余熱重復利用，作為辦公采暖和辦公用熱水熱源。目前，數據中心一期IT設備提供余熱利用量為1.03萬千瓦，可供冬季采暖面積8.7萬多平方米，每年節(jié)約電量153萬千瓦時。
目前，國內不少數據中心結合自身實際探索余熱利用新路徑，但成功案例較少，技術尚不成熟、缺乏應用場景、經濟效益弱等是主因。中國聯通哈爾濱云數據中心負責人陳梁說，數據中心利用自然冷源降溫，存在溫度不高、不易收集等難點，長距離傳輸還會導致溫度衰減，目前缺少成熟的余熱利用技術。
數據中心余熱回收理想化的場景主要為生活供熱，因部分數據中心遠離居民聚居區(qū)、缺乏前期規(guī)劃等，余熱缺少應用場景。寧夏譽成云創(chuàng)數據投資有限公司運營的數據中心余熱均被直排。公司業(yè)務部經理李志剛表示，中衛(wèi)市人口密度低、數據中心遠離市區(qū)，余熱給誰用是個大問題。
數據中心余熱利用最終要算“經濟賬”。現階段我國數據中心余熱回收利用基礎設施建設一次性投資成本高、回收周期長，影響數據中心余熱利用積極性。
要將數據中心余熱“變廢為寶”，需通過探索完善余熱利用技術、增加余熱利用新場景等方式，不斷提升余熱利用經濟效益。
寧夏西部云基地發(fā)展有限公司總經理莊寧等人表示，應以建設10個國家數據中心集群為契機，加速數據中心集聚，為余熱利用創(chuàng)造便利條件。并在規(guī)劃階段將數據中心與用熱單位統(tǒng)籌布局，政府也應加大相關投入并出臺鼓勵政策，調動數據中心余熱利用的積極性。
余熱利用的關鍵在于有開發(fā)應用場景，提升經濟效益。除了為就近設施供暖之外，國外一些數據中心不斷豐富余熱利用路徑，如利用數據中心余熱加熱游泳池、為氣候植物園供熱等。李志剛等人認為，除了為就近設施供暖外，數據中心余熱利用需結合當地實際不斷開辟新的應用場景，引入專業(yè)余熱利用服務公司，政府對于開展余熱利用的數據中心應在碳指標、金融等方面予以政策鼓勵，切實提升余熱利用經濟效益。 （采寫記者：許晉豫 向定杰 黃興 詹奕嘉 張宏祥 張漫子）
