天天观天下！算力基础设施高质量发展系列观察·低碳篇｜数据精耕细作<br />加速数据中心低碳绿色高效发展
算力基础设施作为各个行业信息系统运行的算力载体，已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施，在数字经济发展中扮演至关重要的角色。前不久，在国新办举行的“权威部门话开局”系列主题新闻发布会上，工信部表示将研究制定算力基础设施发展行动计划。
算力基础设施建设该如何布局，如何推动算力基础设施绿色低碳发展，在打造全国算力一张网的过程中还需要注意哪些问题？
(相关资料图)
近期，本报推出“算力基础设施高质量发展系列观察”，从不同角度分析如何推进算力基础设施高质量发展。
北京东四环外某工业园区，一排排白色集装箱叠放在开阔的广场上。
工作人员告诉记者，这些集装箱内是备用电源，它们可供园区内数据中心高负荷运行15分钟，以应对紧急情况（停电）的发生。如果停电持续，园区内的柴油发电机可满足12小时以上的电力需求，以此满足不间断供电的要求。
相关数据表示，我国数据中心能耗已占全社会总能耗的2%，占全国建筑总能耗的10%，相当于三峡水电站全年的总发电量（988亿kWh）。
随着“双碳”目标提出和全社会数字化转型的加速，数据中心作为海量数据的主要存储与运算处理实体，其规模也相应地不断扩大，由此带来的能源消耗问题也受到了广泛的关注。
算力基础设施加速布局绿色高效节能成建设重点
作为算力基础设施的核心物理载体，数据中心是近年来信息通信领域投资的热门。工信部数据显示，2022年我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架，服务器规模约2000万台，数据中心存储容量年均增长速度超50%。
数据中心一般要求全年运行不中断，年运行时长达到8760小时。在全社会数据与算力需求爆发的背景下，数据中心功耗不可避免地迅速提升。
据中国信息通信研究院云计算与大数据研究所测算，到2030年，我国数据中心耗电量将超过3800亿千瓦时，如果不采用可再生能源，碳排放量将超过2亿吨，算力基础设施的绿色低碳亟待实现。
另据中国信通院《中国第三方数据中心运营商分析报告》，受5G、物联网、云计算及企业上云等应用场景多元化需求的影响，国内数据中心市场增长驱动过硬、业务繁荣。
“一线城市或发达地区基本不存在使用率偏低的情况，往往是数据中心不够用，呈现上架率超过70%的饱和状态。”一位数据中心从业者告诉记者。
以江苏省为例，数据显示，江苏全省目前已建成数据中心167个，现有数据中心机架规模为35万架，该省“十四五”规划目标提出，到2025年底，数据中心机架规模为70万，数量翻一番。同样的，广东省提出到2025年全省累计折合标准机架数约100万，而该省目前在运营的数据中心机架数约30万。
近几年，数字经济正加速融合各行各业。据中国信通院数据，2021年，我国数据中心市场总收入达到1500亿元，未来国内数据中心规模同比增速仍将保持在30%左右。
“从长远来看，中国还是要新建很多数据中心，更大型的数据中心能效更高，但应该根据市场需要按需分布。”中国工程院院士邬贺铨在“东数西算”发展研讨会上表示。
“减碳的方式无外乎三种：利用技术手段提升能源利用效率（降低PUE值）；购买绿色能源（水电、风电和太阳能等）；强化数据中心与城市综合能源复用（废热回收利用）。”前述从业者告诉记者。
目前，国内已有多家数据中心企业宣布，在2030年前后实现“碳中和”目标。但绝大部分数据中心企业在前两种减碳方式上发力。地方政府也在大力扶持引进高效能数据中心，并努力清退低效数据中心。而作为数据中心企业，高昂的电价、土地等成本也促使他们积极提升自身的能源利用效率，并主动拥抱绿色能源。
优化算力布局提高上架率淘汰落后产能成重点
根据工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》发布的数据，到2023年底，全国数据中心机架规模年均增速保持在20%左右，平均利用率力争提升到60%以上。
2021年12月，国家发改委等四部门印发的《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》提出，新建大型、超大型数据中心电能利用效率（PUE值）不高于1.3，逐步对超过1.5的数据中心进行节能降碳改造。到2025年，全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下。
邬贺铨指出，2021年我国数据中心的上架率平均不到50%，尤其西部低一些。上架率不够高，能效不见得好，我们需要高密度的机架上架，提高能效、降低成本。
根据《2021年中国数据中心市场报告》，目前全国整体上架率为50.1%，华东、华北、华南为65%~68%，而西部地区的西北和西南分别为34%和41%，远低于平均水平。
另据中国信通院发布的《中国综合算力指数》（2022年），我国不同省份数据中心上架率差异较大。其中排名前10的省份均在东部和中部地区，上架率在55%以上。
“许多地方把数据中心建成了房地产一样的项目，避免一哄而上布局数据中心，不要为了建设数据中心而建设。”中国工程院院士王坚在接受媒体采访时表示。
与此同时，国内已有多地出台清退落后产能的相关政策文件，数据中心赫然在列。以广东为例，该省此前发布的5G基站和数据中心总体布局的“十四五”规划提出，珠三角地区60%中高时延数据业务迁至粤东粤西粤北地区。
2022年6月，北京市出台《低效数据中心综合治理工作方案》，该方案指出，对于低效数据中心，分批开展整治工作，有序迁移关闭。
多方联动协同发力数据精耕成未来发展方向
《中国综合算力指数》（2022年）指出，我国当前数据中心上架率与发达地区成熟的数据中心市场相比仍有一定差距。后续我国数据中心市场整体维持较高增速的同时，需要进行结构性调整，充分调动跨区域的算力需求，提升西部地区的机柜利用率，进一步提高全国数据中心利用率。
针对数据中心的高能耗问题，国家及多地政府部门相继出台多项政策性文件，对电能利用效率（PUE值）指标控制呈现严格趋势，在数据中心建设项目审批、运营管理、差别电价等方面不断将PUE值作为刚性指标。在工信部等六部门开展的2021年国家绿色数据中心评选活动中，PUE权重分值最高，PUE值成为衡量我国数据中心产业发展的重要指标。
记者查阅资料发现，一些资源型地区正在加大力度布局数据中心产业。以山西大同为例，其依靠资源和气候优势，助力当地经济由“输煤炭”“输电力”向“输数据”“输算力”转变。数据显示，当地已投运机架达7.5万架，占山西省在用数据中心机架的62.5%，到2022年底，服务器上架率达到96.5%，平均PUE值低于1.17，达到国际先进水平。
数据是算力的处理对象，按照被访问的频次不同可分为冷数据、温数据和热数据，它们分别约占数据总量的80%、15%和5%，其中访问频次最低的冷数据恰恰需要占据最多的数据量。
冷数据的需求主要是存储。从这个意义上来讲，邬贺铨认为，“东数西算”可以说是“东数西存”，主要是存，当然也有计算。
邬贺铨认为，降低能耗，首先要考虑冷数据存储，有人建议采用磁带代替磁盘。但对于热数据，人们希望越快越好，就用闪存来代替磁盘。
“还有一种改进能效的办法是数据预处理。不是所有数据都是有用的，我们需要去掉一些无效值，如空格、有缺失的数据、过期数据等。另外，可以通过数据压缩算法把数据优化，而合理安排数据存储的位置和调度，比较精确地找出数据所存的位置，也可以减少能耗。”邬贺铨告诉记者。
在王坚看来，真正的数据时代到来的标志是，数据中心有一半以上的服务器是用来处理数据、分析数据的，而不是提供所谓的互联网服务。
