统筹协调三要素推动数据中心绿色高质量发展

符冠云　熊华文

数据中心是支撑未来经济社会发展的战略资源和公共基础设施，也是关系新型基础设施节能降耗的关键环节。近年来，由数字产业化和产业数字化组成的数字经济蓬勃发展，带动数据中心高速扩张，但也存在布局不合理、产业集中度低、能耗增长迅速等问题。当前，我国数据中心绿色高质量发展面临三大重要制约：一是产业定位不清，部分地区未能充分认识数据中心对数字经济的基础性支撑作用，对数据中心制定了限制性的产业政策;二是区域布局失衡，在“东数西算”大战略引领下，部分地区存在“抢地盘”冲动，将加剧供需错配;三是能效监管方式粗放，唯PUE（电源使用效率）和过度压低PUE的评价导向造成现实需要与产业基础脱节。为此，建议聚焦布局优化、产业升级、绿色转型三大重点任务，科学规划数据中心发展规模和布局，完善绿色评价指标、规范和标准体系，大力推进数据产业升级和绿色低碳技术改造，以高质量数据中心建设支撑数字经济高质量发展。

一、数据中心高速发展，但布局不合理、产业集中度低、能耗增长迅速等问题逐渐凸显

数字经济发展带动数据中心高速扩张。数据中心是数字经济发展不可或缺的基础设施。随着大数据、云计算、物联网、人工智能等技术发展并进入商业化应用，我国经济正在加速向数字化、网络化、智能化方向转型，数字经济成为经济增长重要动力引擎，2020年创造增加值接近5.4万亿美元，仅次于美国，居世界第二位。与数字经济发展相伴随的，是数据产生、处理、存储量快速增长，数据中心作为海量数据的主要储存和运算处理实体，也保持了高速扩张态势。“十三五”时期，我国数据中心机架数和产值年均增速均超过30%。

数据中心“东西失衡、供需错配”现象较为突出。截至2021年底，全国数据中心总机架数超过500万架，北上广地区机架数占比接近30%，但因上述地区能耗指标有限，土地、电价成本较高，近两年发展明显放缓，而河北、内蒙古、四川、贵州、湖北等地区发展较快。不同地区数据中心利用率和负荷水平差距明显，总体表现为东部地区供不应求、西部地区产能过剩的结构性矛盾。2020年全国数据中心平均上架率为52.8%，北上广地区接近70%，但中西部地区平均仅为30%，造成大量设施闲置浪费。IT设备平均负荷使用率方面，北上广地区在50%以上，而中西部地区不足40%。调研发现，北京、上海、深圳等地区数据中心需求机架数与实际使用机架数存在20%以上的缺口。

中小型数据中心仍占绝大多数。尽管“十三五”中后期我国建设了一批超大型、大型数据中心，但中小型数据中心仍然普遍存在，数量占70%以上。这是因为我国数据中心早期多由企业或机构自建，比如银行、保险、政府、科研院所、医疗机构等，服务于自身数据运算、存储和交换，并为合作伙伴提供数据处理、数据访问等信息。这些数据中心规模小、分布散、技术落后、管理粗放，导致能效水平较差，无法提供高水平算力服务。相比之下，美国数据中心走的是大型化发展模式，超大型数据中心已占到全球总量的40%。

数据中心能耗总量进入快速增长阶段。据统计，一个中大型规模的数据中心（按5000机柜、平均功率为4.4kW、PUE为1.3计算），年用电量超过2亿千瓦时，几乎相当于一个20万人口中等城镇全年生活用电量。根据不同机构分析，2020年全国数据中心用电量在1000—1600亿千瓦时，约占全社会用电量的1.5%—2%。更为严峻的是，“十四五”时期我国数据中心还将保持快速发展，年均增长预计为20%以上，2025年数据中心用电量或将达到3000亿千瓦时甚至更高，届时占全社会用电量的比重可能达3%以上。

二、产业政策、区域布局、能效评价指标三大因素制约数据中心高质量发展

部分地区对数据中心制定的限制性产业政策可能影响数字经济发展。由于数据中心能耗高、增长快，很多地区都出台了限制政策，尤其是在一些经济相对发达、能耗总量指标紧张地区，将数据中心列为“两高”行业对待，采取了“一刀切”限制、征收惩罚性电价等措施，对新建数据中心提出了不合理的能效或单位能耗税收要求。数据中心是数字经济最重要的基础设施，其所产生的效益不仅是运算处理收费创造的直接经济产出，更是撬动了数字产业的快速、高质量发展。据分析，数据中心每消耗1吨标准煤，直接贡献产值1.1万元，间接贡献数字化产业增加值88.8万元，拉动产业数字化市场规模360万元。更为重要的是，我国数字经济在产业规模、科技水平、平台影响力、独角兽企业数量等方面居于世界前列，为进一步巩固和提升优势，需要数据中心持续提供高水平、低成本算力服务，过度打压数据中心发展将伤及数字经济。

部分地区“抢地盘”或将加剧布局失衡、供需错配。数据中心建设的核心目标是支撑数字经济发展。通常而言，数据中心会优先布局在经济发展水平较高、人口密度高、数据流量大、产业数字化转型需求旺盛的地区。尽管中西部地区利用土地、能源等成本优势，积极建设数据中心并发展相关产业，但市场反应并不强烈。调研发现，中西部地区很多数据中心建成1年后，上架率不足40%，大量设施处于闲置和空转状态。分析造成这种现象的原因，一方面是因为数据产生量仍然聚集在东部发达地区，数据总产量和人均产量前五位地区都在东部，中西部地区本地数据量较小;另一方面，因为长距离数据传输存在延时，工业互联网、车联网、金融交易等新兴大流量应用场景的数据，只能选择本地化运算处理。加之中西部地区光纤等基础设施建设滞后、人才储备不足，数据中心空间转移将会是一个长期过程，不可能短期完成。

能效监管存在单一化、绝对化和极端化问题。由于数据中心具有高耗电特点，严格的能效监管非常必要，但很多地区唯PUE、过度压低PUE等做法存在弊端和隐患。一是PUE只反映电能使用效率，数据中心购买绿电、可再生能源自发自用、参与需求响应等行为都无法体现到PUE数值上。二是对于第三方数据中心而言，由于IT設备不由自己采购，因此缺乏大幅降低PUE的有效手段。三是过低的PUE要求或将形成“劣币驱逐良币”现象。例如，北京市政府要求年耗能大于3万吨标准煤的数据中心PUE低于1.15，2万—3万吨标准煤的数据中心PUE低于1.2，但以北京市气候条件，PUE在1.2以下非常困难，为符合政策要求，企业只能新建中小型数据中心，这与集约化、大型化发展趋势相违背。此外，过低的PUE要求可能会将国产化设备排除在外，由此造成产业安全风险。当前数据中心所使用的芯片基本来自国外，实现量产的国产化芯片制程仅为28nm，能效水平与国外产品存在较大差距。再比如，液冷服务器虽然能效较好，但冷却液几乎全部来自国外公司。

三、推动我国数据中心绿色高质量发展的政策建议

一是按照以需定供原则，科学规划数据中心发展规模和布局。数据中心作为新一代基础设施，具有投资强度高、运行周期长等特点，其运行质量和效益不仅取决于土地、能源、人力等成本，也取决于客户稳定率、数据处理量、机柜上架率等因素。各地区在谋划数据中心发展时，应做好前期市场调研、可行性研究等工作，关注数据中心及相关设备的技术发展趋势，并结合当地政策、市场竞争格局、应用环境、人口分布等情况，综合评估所在地区的建设及运营成本、潜在用户及规模，在此基礎上明确数据中心建设规模、未来运营及运维模式，实现综合统筹、全面规划。既要防止部分地区数据中心建设过度“求快、求大”，也要防止部分地区将数据中心视同“两高”项目进行“一刀切”限制，过度“求转、求省”。

二是完善数据中心建设规范和标准，建立从PUE到CUE的综合、多元评价体系。制订国家绿色数据中心评价标准和规范，加大国家绿色数据中心认证工作力度。改变唯PUE的监管要求，探索建立CUE（碳使用效率）评价体系，将可再生能源使用比例作为重要评价指标之一，鼓励数据中心自建可再生能源发电或购买绿电，扩大数据中心参与可再生能源市场化交易范围，使之为能源体系变革做出贡献。改变所有数据中心整齐划一的指标设置模式，建立多元化、差别化指标要求，按照数据中心所处的气候环境（严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区）、运行模式（自运营、第三方）、制冷形式（风冷式系统、水冷式系统）、综合能耗变化情况等，相应调整指标数值。

三是出台支持政策，大力推进数据产业升级和绿色低碳技术改造。首先，应加快淘汰老旧数据中心，合理引导企业关停自建数据中心、购买第三方数据服务，“化零为整”壮大数据产业、提升总体水平。其次，对既有数据中心开展空调系统智能化改造、自然冷源改造、通风系统优化等工作。第三，制修订数据中心设计规范、IT设备能效标准等，引导新建数据中心优先采用整机柜服务器技术、冷板式液冷服务器、蒸发冷却式冷水机组等，探索氢燃料电池作为备用电源等技术路径。第四，尽快落实新增可再生能源不纳入能源消费总量控制政策。最后，政府应组织专家团队，定期为数据中心提供能源审计、节能诊断等服务，帮助企业发现节能潜力。

（作者单位：国家发展改革委能源所）