東數(shù)西算”：織一張算力“綠網(wǎng)”

       3月7日，國家發(fā)展改革委再次強調(diào)要加快打造“東數(shù)西算”工程中的10個國家數(shù)據(jù)中心集群。

       “東數(shù)西算”，是指通過構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，把東部算力需求有序引導到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，促進東西部協(xié)同發(fā)展。打通“數(shù)”動脈，織就一張高效率的“算力網(wǎng)”，既緩解東西部資源錯配的問題，也給西部開辟一條發(fā)展新路。

       為何我們要實施“東數(shù)西算”？目前已確定的十個集群是如何選址的？推進“東數(shù)西算”時，又需注意哪些問題？近期廣州日報全媒體記者采訪了中國信通院云計算與大數(shù)據(jù)研究所所長何寶宏、成都高新減災研究所所長王暾、暨南大學經(jīng)濟學院助理教授張毅等專家。據(jù)介紹，“東數(shù)西算”是為解決數(shù)據(jù)中心行業(yè)目前存在的資源錯配、能耗高、電力使用效率低等問題，實施“東數(shù)西算”是進行集約化管理，實現(xiàn)國家利益、社會價值最大化、技術(shù)經(jīng)濟最優(yōu)化的必然選擇。



       為什么要做“東數(shù)西算”？

       ——解決數(shù)據(jù)中心行業(yè)幾大痛點

       2月17日，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。據(jù)國家發(fā)改委消息，目前中國的數(shù)據(jù)中心規(guī)模已經(jīng)達到500萬標準機架，算力達到130EFLOPS（每秒1.3萬億億次浮點運算），且預計未來每年仍將以20%以上的速度增長，需要發(fā)揮體制機制優(yōu)勢，全國一體化布局。根據(jù)《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，“東數(shù)西算”工程包括：促進全國數(shù)據(jù)中心合理布局，有序發(fā)展，避免一哄而上，供需失衡。按規(guī)劃，中國將在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等八地啟動建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群。

       “‘東數(shù)西算’中不是單純地將東部的算力需求一股腦全部引導到西部，而是更多地強調(diào)根據(jù)數(shù)據(jù)存儲地以及算力的需求，匹配相應的樞紐節(jié)點，從而實現(xiàn)資產(chǎn)配置中的效能最優(yōu)化方案。一方面，在西部發(fā)展數(shù)據(jù)中心，將后臺加工、存儲備份等對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸要求不高的業(yè)務(wù)率先西遷，另一方面，對于網(wǎng)絡(luò)以及算力要求較高的業(yè)務(wù)，比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等則仍可在東部樞紐布局。”暨南大學經(jīng)濟學院助理教授張毅說。

       張毅表示，從經(jīng)濟學角度來說，“東數(shù)西算”是促進東西部協(xié)同聯(lián)動而進行的集約化管理，是實現(xiàn)國家利益、社會價值最大化、技術(shù)經(jīng)濟最優(yōu)化的重要舉措。“實施‘東數(shù)西算’工程不僅可以帶動西部大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，同時可以通過數(shù)據(jù)流帶動資金流、人才流、技術(shù)流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)要素跨區(qū)域流通，從而更好地起到促進數(shù)字化產(chǎn)業(yè)集群的效果，促進不同區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。”

       而在“靴子”落地前，實際上“東數(shù)西算”已經(jīng)醞釀良久。“做‘東數(shù)西算’的主要原因，第一就是解決結(jié)構(gòu)性的資源錯配；第二是是從宏觀布局，提高網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通水平；第三是助力能效管理，提高效能的同時減少碳排放。”張毅稱。


       1.解決數(shù)據(jù)中心資源錯配

       一直以來，數(shù)據(jù)中心行業(yè)都定位為高能耗產(chǎn)業(yè)。以中國電信為例，2021年數(shù)據(jù)中心耗電達到56億度，占總耗電量的20%；中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心投產(chǎn)后的運營成本中，電力成本也同樣占比超50%。“數(shù)據(jù)中心規(guī)模的高速擴張帶來了各類能源消耗和碳排放快速增長等問題。一方面是‘雙碳’目標，另一方面是不太均衡的資源需求，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和布局面臨新挑戰(zhàn)。”中國信通院云計算與大數(shù)據(jù)研究所所長何寶宏表示。

       為何會存在資源供需失衡？對此張毅解釋，算力需求主要體現(xiàn)在兩個方面， 一是數(shù)據(jù)處理量巨大， 二是計算結(jié)果速度要求極快。 因此算力是實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展的核心。“影響算力有兩個重要因素，一是設(shè)備，二是電力。”

       數(shù)據(jù)中心建設(shè)通常需要考量供需兩端的相關(guān)因素。從需求端看，數(shù)據(jù)的整體需求與人口分布密切相關(guān)，算力的整體需求則與產(chǎn)業(yè)集群位置相關(guān)；從供給端看，則會考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砭嚯x、節(jié)點延時的影響、數(shù)據(jù)中心的電力支出、設(shè)備折舊、維護運營等成本。“因而目前，中國數(shù)據(jù)中心存在供需失衡問題。我國西部地區(qū)資源豐富，但數(shù)據(jù)中心需求不高，供給過剩；我國東部地區(qū)數(shù)據(jù)中心需求旺盛，但供給受土地、能源等資源限制，數(shù)據(jù)中心供不應求。”何寶宏稱。

       “除此之外，中國數(shù)據(jù)中心還存在資源錯配的情況。”張毅補充。根據(jù)《2021年中國數(shù)據(jù)中心市場報告》顯示，全國范圍內(nèi)累計數(shù)據(jù)中心存量機柜總數(shù)中，華東、華北、華南占比達到79%，“這說明我國大部分的數(shù)據(jù)中心都集中在東部。而西部地區(qū)的土地資源和電力資源更加豐富，數(shù)據(jù)中心需求卻不高，且電費明顯低于東部地區(qū)，這就形成了資源錯配。”


       2.提高全國網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通水平

       “西部地區(qū)供給過剩，一定程度上也受數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量等因素限制。”何寶宏表示，通過“東數(shù)西算”的相關(guān)工程，可以提升我國各大區(qū)域間、各數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡(luò)能力，積極推進數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，建設(shè)數(shù)據(jù)中心高速承載網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)、跨地域數(shù)據(jù)交互，優(yōu)先在國家樞紐節(jié)點內(nèi)的新型數(shù)據(jù)中心集群間形成網(wǎng)絡(luò)直連，滿足算力調(diào)度需求，不斷提高網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通水平。

       成都高新減災研究所所長王暾對此頗有心得。今年年初王暾便去了一趟位于天府新區(qū)的成都超算中心，他告訴記者，他們今年將會在災害預警方面開展“云計算+超算”的應用模式。

       據(jù)了解，成都高新減災研究所每年需要收集并分析來自全國各地的數(shù)據(jù)，“我們的數(shù)據(jù)源種類多達30多種，包括全國各地的降水數(shù)據(jù)、地震波數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、滑坡檢測數(shù)據(jù)等，而‘東數(shù)西算’可以有效地促進全國性的信息和計算服務(wù)平臺的搭建，可進一步打通‘數(shù)據(jù)孤島’，有利于計算的優(yōu)化。”王暾說。

       王暾告訴記者，5~6年前，他們開展相關(guān)數(shù)據(jù)的處理都是自己搭建服務(wù)器，那樣“又貴又麻煩”；之后他們運用華為云等服務(wù)器，將數(shù)據(jù)傳輸并儲存在云上，“但是僅使用云計算也有不足，云計算只要開啟就需要付費，但部分預警數(shù)據(jù)存在季節(jié)性波動，如山洪預警的計算量夏天更大，冬天卻為0，而費用上沒有差異；但超算是按照數(shù)量來算，采取‘云計算+超算’結(jié)合的方式，我們的總體費用支出預估會減少30%。”

       對此張毅認為，不只是針對災害預警，“東數(shù)西算”還將影響到多個行業(yè)，隨著各個產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，數(shù)據(jù)體量越來越大，數(shù)據(jù)分析、科研運算等需要的算力不再是由單一的計算機可以獨立完成，“這是一個實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心集約化管理的過程。即集合生產(chǎn)要素進行統(tǒng)一配置，達到降低成本、高效管理，進而集中核心算力力量，獲得可持續(xù)競爭的優(yōu)勢。”

       3. 消納西部綠色能源 降低能耗助力“雙碳”

       作為“不冒煙的鋼廠”，數(shù)據(jù)中心包含大量IT設(shè)備、供電設(shè)備及制冷設(shè)備，需要消耗龐大的電能。據(jù)中國信息通信研究院數(shù)據(jù)，2020年全國數(shù)據(jù)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%。若折算為二氧化碳排放量，2020年全國數(shù)據(jù)中心二氧化碳排放量近4000萬噸。

       而“東數(shù)西算”的出臺，正與 “碳達峰、碳中和”的目標相一致。張毅解釋，在判斷數(shù)據(jù)中心的使用率時，上架率和PUE值（電能使用效率）常被作為重要指標，“上架率越高，說明該數(shù)據(jù)中心的利用率越高；PUE值越接近1，說明電能使用效率越高，非IT設(shè)備耗能越少，即能效水平越好，該中心的集約化、綠色化水平越高；如果PUE值大于1.5，說明電能使用效率太低，能耗太高。”

       據(jù)了解，目前我國數(shù)據(jù)中心對綠色能源的平均使用率僅約20%，通過“東數(shù)西算”，在西部就地消納光伏、風電等綠電，希望能將該使用率在2025年提高至約80%。據(jù)介紹，一個數(shù)據(jù)中心從建成到退役的全生命周期成本中，能耗成本占據(jù)40％~50％。“當下用戶集中于東部地區(qū)，但是能源恰恰是西部地區(qū)較為豐富，特別是像西南地區(qū)的水電，西北地區(qū)的風電與光伏等綠色能源豐富，如果可以在西部布局數(shù)據(jù)中心，一方面可以降低數(shù)據(jù)中心的能耗成本，另一方面也可以幫助消納當?shù)氐木G色能源。” 騰訊云數(shù)據(jù)中心相關(guān)負責人說。

       解析八大“樞紐”與十大“集群”：

       分布位置的選址有講究，具有三類優(yōu)勢

       張毅在研究了“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點和數(shù)據(jù)中心集群的地貌和區(qū)域經(jīng)濟后發(fā)現(xiàn)，目前十個集群、八個樞紐節(jié)點的分布依據(jù)主要包括以下幾類：

       第一類集群是具有能源優(yōu)勢，可再生能源豐富，且電價低。如張家口市的風電、光伏、生物質(zhì)發(fā)電等可再生能源裝機容量達到了2347萬千伏，其中風電裝機規(guī)模位列全國首位，可充分發(fā)揮可再生能源資源集聚效應；寧夏中衛(wèi)同樣是西電東輸?shù)闹匾獋鬏斖ǖ篮碗娫垂�應點，其擁有的水電、光伏電站、風電等清潔能源裝機比例超過50%，其現(xiàn)有實際折算電價成本約0.34元~0.36元/千瓦時。

       第二類集群是具有地理優(yōu)勢，在具備物理降溫條件的同時，受災害天氣影響弱，有利于數(shù)據(jù)中心的安全可靠運行。如貴安新區(qū)氣候涼爽，地質(zhì)穩(wěn)定，全年氣溫保持在14℃左右，同時水資源豐富，可以為數(shù)據(jù)中心企業(yè)提供穩(wěn)定的水冷支持。

       第三類集群則具有區(qū)位優(yōu)勢。張毅分析，其中蕪湖處于長三角一體化發(fā)展和中部崛起兩大國家戰(zhàn)略覆蓋范圍，對長三角中西部地區(qū)輻射作用明顯。

       韶關(guān)數(shù)據(jù)中心集群：

       兼具三大優(yōu)勢

       張毅分析稱，以粵港澳大灣區(qū)的韶關(guān)數(shù)據(jù)中心集群為例，其同時具有以上三種優(yōu)勢。一方面，韶關(guān)處于南嶺山脈南部，地質(zhì)構(gòu)造上位于非地震帶的湘粵褶皺帶，年平均氣溫低，便于物理散熱，可為機房運維節(jié)約降溫成本，同時處于災害低發(fā)區(qū)，受臺風、地震影響小，且不受海風腐蝕，可以確保數(shù)據(jù)中心的日常平穩(wěn)運行；在資源方面，作為廣東主要電源基地之一，韶關(guān)大工業(yè)電價為全省最低，1千伏至10千伏大工業(yè)平段電度電價僅0.4717元/千瓦時，比全省平均電價低0.07元/千瓦時；此外，韶關(guān)作為國家一級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點北京至粵港澳大灣區(qū)（廣州）的必經(jīng)支點，據(jù)統(tǒng)計，2019年韶關(guān)市網(wǎng)絡(luò)出口寬帶已超3400G，端到端訪問國家路由器時延最快可達到5毫秒，不僅可以有效支撐粵港澳大灣區(qū)及周邊省市在數(shù)據(jù)傳輸上的需求，承接廣州、深圳等地的實時性算力需求，更能引導溫冷業(yè)務(wù)向西部遷移，構(gòu)建輻射華南乃至全國的實時性算力中心。

       “并且這些區(qū)域都是當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展較受限的區(qū)域，因此通過‘東數(shù)西算’，還可以帶動當?shù)氐慕?jīng)濟協(xié)同發(fā)展，通過數(shù)據(jù)中心建設(shè)帶動當?shù)氐娜瞬帕鳌⒓夹g(shù)流，資金流，從而助力當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，同時東西部算力、電力錯配的情況有望得到改善，助力當前碳中和戰(zhàn)略，提效降排，綠色集約。”張毅從經(jīng)濟學角度解釋， “因此我個人認為，‘東數(shù)西算’工程創(chuàng)造的不僅僅是社會、企業(yè)價值以及利潤，更重要的是統(tǒng)籌安排提高能效利用，為未來創(chuàng)造巨大的且難以估量的社會價值。即便投入數(shù)據(jù)中心的成本龐大，甚至未來數(shù)據(jù)的傳輸形式發(fā)生變化，但對于數(shù)據(jù)中心而言，其所帶來的社會效益依然遠遠大于投入。”

       “東數(shù)西算”指明方向：

       實現(xiàn)“有序建設(shè)” ，將優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)據(jù)中心留下來

       據(jù)某運營商相關(guān)人士透露，在過去，只有運營商才可以持有數(shù)據(jù)中心的牌照，有需求的企業(yè)只能租用；牌照放開后，包括互聯(lián)網(wǎng)公司在內(nèi)的企業(yè)開始自建數(shù)據(jù)中心，因此在“東數(shù)西算”工程啟動前，各大運營商紛紛結(jié)合自身的需求爭相布局數(shù)據(jù)中心，但由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，造成不少數(shù)據(jù)中心的建設(shè)都是受資本主導。

       記者了解到，此前北京發(fā)改委曾發(fā)文規(guī)定，在北京設(shè)置數(shù)據(jù)中心，要求PUE值不能高于1.25，平均上架率不得低于 65%。記者詢問該運營商是否了解此前在其他區(qū)域設(shè)置數(shù)據(jù)中心的標準，該負責人表示不太了解；而據(jù)《2021年中國數(shù)據(jù)中心市場報告》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年10月31日，全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心年均PUE值為1.49，上架率僅為50.07%,說明其電能使用效率低、利用率低。

       除此之外，相關(guān)報告同樣顯示，位于中西部地區(qū)的數(shù)據(jù)中心資源相對過剩，還存在數(shù)據(jù)中心整體空置率高達50%、上架率不足10%的情況。對此，國家信息中心指出，很多地方政府為發(fā)展本地大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，往往不愿將數(shù)據(jù)中心建在外地或使用外地政務(wù)云，即便其成本更低、數(shù)據(jù)安全有保障。

       因此，“東數(shù)西算”工程相當于給所有人指明了一個方向，強調(diào)集群內(nèi)數(shù)據(jù)中心的平均上架率至少要達到65％以上。騰訊云數(shù)據(jù)中心相關(guān)負責人表示：“在‘東數(shù)西算’政策出臺前，數(shù)據(jù)中心建設(shè)和布局有兩個出發(fā)點：一是用戶在哪，需求在哪，我們就會考慮在哪布局；二是看當?shù)氐呐涮�、成本、土地、電力等，各方面資源綜合考慮。如果沒有導向，企業(yè)主要是根據(jù)市場行為來作決策，比如考慮需求更旺盛、成本更低或者配套更完善的地方，實際不利于資源的有效配置；但國家通過‘東數(shù)西算’工程指定樞紐節(jié)點和集群之后，企業(yè)會有一個明確的方向，避免隨意分散布局，這樣就更容易產(chǎn)生規(guī)模效應，一是便于管理，二是可以壓降成本，有利于資源的宏觀調(diào)配和有效配置。”

       而在“東數(shù)西算”啟動后，國內(nèi)各大企業(yè)巨頭以及三大運營商均順應趨勢采取了相應調(diào)整：如華為云在中國布局五大數(shù)據(jù)中心，阿里云則在京津冀、成渝、內(nèi)蒙古樞紐節(jié)點率先設(shè)立了數(shù)據(jù)中心。中國移動相關(guān)人士告訴記者，該公司在算力基礎(chǔ)設(shè)施方面也同樣將結(jié)合公司資源現(xiàn)狀，在國家規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心集群和樞紐節(jié)點進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)中心和算力資源布局；中國電信則計劃優(yōu)化東西部數(shù)據(jù)中心占比。

       不過張毅也提到，“東數(shù)西算”的方案原則是“需求牽引，適度超前”，這意味著2025年之前，中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)將會涌入大量投資。因此在推進數(shù)據(jù)中心的發(fā)展與建設(shè)“東數(shù)西算”時，不論是企業(yè)還是政府，難免需要面臨取舍，因此依然需要保持理性，才能實現(xiàn)“有序建設(shè)”，切實地將高效優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)中心留下來，避免產(chǎn)生數(shù)據(jù)中心建設(shè)過剩的問題。