各地競相布局綠色數據中心 “東數西算”熱背后的“冷”思考

近日，工信部、國家發改委等六部門公布了44家2021年度國家綠色數據中心。其中，通信領域、互聯網領域分別有14家和19家，占比分別為31.8%和43.2%;公共機構、能源、金融領域的數據中心數量分別為5家、1家和5家。在通信領域入圍的14家單位中，東部地區占據5席，其中江蘇獨占3席，分別為中國電信南京吉山云計算中心二號樓、中國移動長三角(南京)數據中心和中國電信蘇州太湖國際信息中心。

國家評選綠色數據中心，其背后是節能和能效提升等方面的考量。數據中心作為“不冒煙的鋼廠”，其能耗和環保等方面的問題隨之進入大眾視野。

各地競相布局

記者梳理發現，早在2015年，發展大數據就已上升為國家戰略。海量數據應用在零售、出行、金融、科技、醫療等領域，滲透到我們日常生活的方方面面。每天的生產生活中產生的大數據不計其數，急需一個能夠集中存儲、分析、應用這些海量數據的地方，因此大數據中心應運而生。2015年以來，國家啟動超大云數據中心項目，在北京、貴州和內蒙古烏蘭察布建立了大數據中心，對數據進行存儲，同時以北京、上海、廣州為核心，建立了沈陽、南京、武漢等多城市的傳輸節點。

大數據中心除了具備數據存儲的功能外，還有進行數據云計算的功能，為海量數據的分析和處理提供了強大算力。南京郵電大學數字經濟研究所所長、江蘇省信息化專家委員會副秘書長姚國章教授表示，如同馬力之于農業時代、電力之于工業時代，算力已經成為數字經濟時代的核心“底座”之一，推動著大數據中心從“瓦特”向“比特”的轉化。這不僅為各行業“上云用數賦智”提供了基礎性支撐，也為數據這一新生產要素的自由流動創造了可能。一項研究報告的量化數據顯示，計算力指數平均每提高1個百分點，數字經濟和GDP將分別增長3.3‰和1.8‰。因此，大數據中心近年來成了“香餑餑”，不少地方競相投資建設。

2021年12月，國務院印發《“十四五”數字經濟規劃》，其中明確提出數據資源是目前數字經濟深化發展的核心引擎，對于數字經濟的統籌規劃和對數據要素的高效利用是我國“十四五”期間重要的發展方向之一。

今年2月17日，“東數西算”工程正式全面啟動，8大國家算力樞紐節點和10個國家數據中心集群完成布局，這是我國繼南水北調、西電東送、西氣東輸后的第四大跨區域資源調配的超級工程。根據實施方案，將依托京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝城市群，以及貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等全國算力網絡樞紐節點，統籌規劃大數據中心的建設布局，引導大數據中心適度集聚并形成數據中心集群，且在集群之間建立高速數據中心直聯網絡，最終形成以數據流為導向的新型算力網絡格局。

“東數”為何“西算”

大數據中心“一哄而上”、“東數西算”熱背后的能耗和環保等問題，也隨之浮出水面。大數據中心自身綠色發展的問題，越來越引起國家有關部門和地方政府的重視。

大數據中心大量的IT設備、供電設備及制冷設備，需要消耗龐大的電能。因此，大數據中心又被稱為“不冒煙的鋼廠”。中國信息通信研究院數據顯示，2020年全國數據中心耗電量約760億千瓦時，占全社會總耗電量(75110億千瓦時)的1%。折算為二氧化碳排放量，2020年全國數據中心二氧化碳排放量近4000萬噸。最新的統計顯示，當前我國各類數據中心年用電量已占全社會用電的2%左右，耗電量增速連續多年保持在10%以上。我國很多大數據中心的電能利用效率(PUE)大于2.2，遠高于國際先進水平。

實際上“東數西算”工程背后，也是國家節能和能效提升等方面的考量。江蘇紅網技術股份有限公司總經理陳軍介紹，“東數西算”通俗地講就是把東部的數據送到西部進行存儲和計算。我國東部地區經濟發達、人口密度大，對數據要素的產生、存儲和處理需求高，但建設數據中心需要大規模的土地，同時會產生大量的能源消耗以及碳排放等問題。我國西部的一些地區風能、太陽能等綠色能源豐富，許多地區氣候涼爽，也有利于數據中心進行機器散熱、減少耗電、節省成本。在西部地區發展數據中心，承接東部算力需求，不僅能夠解決東部地區能耗指標緊張、電力成本高、大規模數據中心開發空間受限等問題，還能把西部地區豐富的可再生能源、可利用荒地進行充分利用，同時提升區域綠色能源利用比例，就近消納西部綠色能源。

姚國章教授認為，“東數西算”項目優化資源利用率的同時，也給西部地區在數字經濟浪潮下帶來新的發展機會。以實施“東數西算”工程為抓手，通過數據流引領帶動資金流、人才流、技術流等跨區域流通，有助于打通我國東西部數字經濟的大動脈，是實現產業聚集、區域均衡發展的重要路徑。

在“東數西算”的大背景下，綠色低碳的數據中心建設也提上日程。數據中心綠色高質量發展，不僅有利于企業降低能源消耗造成的運行成本，更是促進我國碳中和目標的實現和綠色能源戰略實施的必經之路。南京大學計算機系黃宜華教授介紹，目前我國各大數據中心的服務器耗電量依然巨大，經常出現一個機房成千上萬臺服務器滿負荷運作的情況，服務器的高負荷運作在消耗巨大的電量。要如期完成碳達峰、碳中和的目標，各級政府和市場各方對一體化推動大數據中心協調發展的呼聲漸高。一方面，亟須改進大數據中心的建設布局、發展模式，推動大數據中心向綠色高效、集約化發展轉型;另一方面，要加快推動數據中心、云、網絡之間的協同聯動，避免形成數據中心“孤島效應”，提高資源的整體利用率。

江蘇的“綠色”樣板

“目前我們主要采用的是風冷直膨系統和水冷冷凍水系統兩種機械制冷方式。”江蘇省大數據中心總工許俊告訴記者，風冷是最傳統的冷卻方法，主要適用于規模較小的數據中心。另一種冷卻方法是水冷。水冷主機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態后送到蒸發器蒸發，通過冷凍水泵將常溫水送入蒸發器盤管中與冷媒進行熱交換，從而達到降低機房溫度的目的。“水冷避免了風冷在夏季冷卻效果不佳以及能耗比大的缺點,有利于系統運行安全,適合數據中心熱負荷大這種場景，但運維成本相應也較高。”許俊說。

作為此次江蘇當選國家綠色數據中心的三家單位之一，中國電信南京吉山云計算中心二號樓設計機柜超1700架，年總用電量約15000萬千瓦時，電能利用效率(PUE)2021年為1.3，遠低于東部地區平均能耗水平。在東部地區數據中心整體能耗高的大背景下，吉山云計算中心是如何走上綠色發展之路的呢?該中心負責人介紹，首先，為了實現節能目標，中心秉持“綠色設計先行”的理念，采用水冷式中高水溫中央空調制冷系統。80%的機房采用水冷列間空調，冷凍水直接進入機房換熱，減少中間損耗。20%的機房安裝熱管背板空調，在保證核心機房不進水的前提下，減少壓縮機損耗。同時，盡可能采用自然冷源。設置板式換熱器，冬季采用自然冷源，根據室外溫度靈活調整冷凍水系統的供回水溫度，增加自然冷源的利用時長，減少冷機啟動時長，有效降低空調系統能耗。其次，中心完善能源管理系統，提供可實時顯示各系統及主要設備能源使用情況的節能分析手段，通過能耗分析發現數據中心存在的節能盲點，有針對性地提升數據中心節能水平。

此外，中心還建立健全了能源管理制度，使用節水型用水器，開展第三方節能診斷與評測，進行綜合節能技術改造等。經過一系列措施技術和管理創新，二號樓電能利用效率(PUE)由2019年的1.41優化為2021年的1.3。中國電信南京吉山云計算中心負責人表示，未來吉山云計算中心還將繼續積極響應國家建設低碳數據中心要求，在園區使用光伏、儲能等綠色節能技術，并力爭在2025年以前將PUE降至1.25，有力支撐“東數西算”長三角國家樞紐節點建設。（黃建國 周凱航）