欢迎访问深圳市中小企业公共服务平台电子信息窗口
【碳中和专题】数据中心耗能高 节能减排背景下数据中心发展方向在哪?(图)
2022-04-21 来源:中商产业研究院
6940

关键词: 数据中心

中商情报网讯:数据中心是高耗能的行业,年用电量已占全社会用电的2%左右,且数据量仍在快速增长。在碳中和背景下,数据中心节能减排压力较大,未来呈现四大发展方向。


一、数据中心行业发展良好

1、数据中心市场规模稳步增长

近年来,我国数据中心在机架规模、市场规模、用电规模等方面均保持高速增长。在机架规模方面,截至2020年底,我国在用数据中心机架总规模达到400万架,大型及超大型大数据中心占比75%以上。在市场规模方面,我国数据中心市场规模从2016年的714.5亿元快速增长至2020年的2238.7亿元,预计2022年将增长至2803.9亿元。

数据来源:《能源数字化转型白皮书(2021)》、中商产业研究院整理


2、数据中心机柜数量持续增加

在传统的概念中,机柜就是数据中心机房的网络设备、服务器等设备的一个载体。近年来,中国数据中心机柜数量保持稳定增长,截止至2021年10月,中国数据中心机柜数量达415.06万架,同比增长31.38%。

数据来源:CDCC、中商产业研究院整理


3、数据中心集中东部地区

目前,我国31个省(区、市)均有各类数据中心部署,主要集中在北京、上海、广州等东部一线城市及其周边地区中、西部地区分布较少。


北京、上海、广州及周边等东部数据中心机架数量占比分别为26.5%、25.3%、13.5%,合计65.3%;中部、西部及东北地区占比分别为12.2%、18.7%和3.8%。

资料来源:《能源数字化转型白皮书(2021)》、中商产业研究院整理


4、超大型数据中心占比持续提升

根据工信部的定义,超大型数据中心是指规模大于等于10000个标准机柜的数据中心;大型数据中心是指规模大于等于3000个标准机柜小于10000个标准机柜的数据中心;中小型数据中心是指规模小于3000个标准机柜的数据中心。从数据中心类型来看,超大型数据中心占比正在持续提升。超大型数据中心的占比已经从2016年的11%提升到了2019年的22%。

数据来源:信通院、中商产业研究院整理


5、数据中心市场格局以运营商数据中心为主

凭借其网络带宽和机房资源优势,三大电信运营商市场份额占比超60%;万国数据、世纪互联、光环新网等第三方数据中心近年来逐渐兴起,满足核心城市的数据中心需求,弥补供需缺口。

数据来源:信通院、中商产业研究院整理


二、数据中心耗能高节能减排压力大

数据中心是高耗能的行业,电力成本占数据中心营运成本50%以上。随着云计算、5G、虚拟货币等技术迅猛发展,数据需求呈几何级增长,数据中心的数量与日俱增,用电规模也急剧攀升。国家能源局数据显示,2020年中国数据中心耗电量突破2000亿千瓦时,创历史新高,耗能占全国总用电量2.7%,预计到2030年数据中心用电量可能在2020年基础上增一倍。我国数据中心年用电量已占全社会用电的2%左右。


随着数据中心规模的快速增长也助推其电量增长维持高位。数据中心节能降碳,对我国“双碳”目标的实现有较大影响。数据中心节能减排压力相对较大,但是节能减排势在必行。


三、碳中和背景下数据中心行业发展方向

1、数据中心由东部向西部转移

“数”指数据,“算”是算力,即对数据的处理能力,“东数西算”是通过构建数据中心、云计,算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。2022年2月,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。

资料来源:中商产业研究院整理


东数西算是促进绿色节能,助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段。目前东部算力需求旺盛,但东部地区在气候、资源、环境等方面不利于低碳、绿色数据中心的建设。通过算力基础设施的西部迁移,可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势,引导数据中心向西部资源丰富地区聚集,扩大可再生能源的供给,促进可再生能源就近消纳,加强数据、算力和能源之间的协同联动,助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展,完成碳达峰、碳中和目标。


东数西算有利于解决东部地区能源供给短缺的问题。5G、AI计算、区块链等新技术的推广普及,将对我国以数据中心为代表的数字新型基础设施发展带来巨大压力,预计我国数据中心总体将出现较大算力资源缺口,特别是东部地区,算力需求相比中西部地区增长更快,未来算力资源短缺问题将更加严重,如果继续在东部进行数据中心建设,将对东部的供电、能耗指标带来非常大的压力。通过将算力向西部数据中心调度,能有效的降低对东部地区的算力需求,从而缓解东部地区能源供给短缺的问题。


东部枢纽处理工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等对网络要求较高的业务。西部数据中心处理后台加工、离线分析、存储备份等对网络要求不高的业务。综合来看,在碳中和背景下,数据中心将加快向西部转移。


2、数据中心向绿色化发展

数据中心需要24小时不间断运行,是典型的高耗能产业。中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出,近年来,我国数据中心能效水平不断提高,超大型数据中心平均电能利用率(PUE)为1.46,部分优秀绿色数据中心已全球领先,PUE可达1.2-1.3。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长,明显高于世界平均水平。


对此,《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》提出,大力推动绿色数据中心创建、运维和改造,引导数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路,实现数据中心持续健康发展。绿色数据中心,指数据机房中的IT系统、制冷、照明和电气等能取得最大化的能源效率和最小化的环境影响。碳中和背景下,我国数据中心将向绿色化发展。


3、加快节能减排技术研发应用

进一步挖掘数据中心的节能减排潜力,是实现“双碳”目标的有力保障。为推动绿色可持续发展,数据中心建设将加快节能低碳技术的研发应用,提升能源利用效率、降低能耗;同时,加大对基础设施的整合调度,推动老旧基础设施转型升级,向PUE值小于1.1方向发展;此外,灵活运用高密度集成高效电子信息设备、液冷等节能技术,及可再生能源。


4、增加再生能源使用量

随着清洁低碳、安全高效的能源体系构建,光伏等清洁能源在我国已广泛应用于各行各业,其中在数据中心建设方面,数据中心运营商为了满足其绿色能源的目标,纷纷选择将光伏等清洁能源用做主要能源。有研究发现,2018年中国数据中心行业可再生能源电力使用量占比仅为23%,低于可再生能源在中国全社会电力消费量的占比26.5%。对此《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》指出,鼓励数据中心直接与可再生能源发电企业开展电力交易,购买可再生能源绿色电力证书,实现数据中心行业用能的清洁低碳化。数据中心具有稳定的用电负荷,有助于推进可再生能源消纳。可再生能源电价的下降,为数据中心进一步扩大应用提供了可能。在碳中和背景下,数据中心将增加再生能源使用量。