清華大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院
近年來，我國數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級逐步深入各行各業(yè)，人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等各類數(shù)字技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，全社會數(shù)據(jù)總量爆發(fā)式增長，對數(shù)據(jù)存儲、計算、傳輸和應(yīng)用的需求大幅提升，因此在數(shù)字經(jīng)濟時代，算力成為新的生產(chǎn)力，而數(shù)據(jù)中心逐步成為支撐各行業(yè)“上云用數(shù)賦智”的重要新型基礎(chǔ)設(shè)施。
我國高度重視數(shù)據(jù)中心布局建設(shè)，以及算力這一新興生產(chǎn)力的快速發(fā)展，在“十四五”規(guī)劃中明確提出要“加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群，建設(shè) E 級和 10E 級超級計算中心”。近年來國家密集出臺《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》《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》等一系列重要政策，系統(tǒng)布局構(gòu)建我國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系和一體化大數(shù)據(jù)中心算力樞紐體系，“東數(shù)西算”工程隨之啟動。
《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》政策中，明確提出要：“國家樞紐節(jié)點之間進一步打通網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，加快實施‘東數(shù)西算’工程，提升跨區(qū)域算力調(diào)度水平；支持開展‘東數(shù)西算’示范工程，深化東西部算力協(xié)同?！贬槍Α皷|數(shù)西算”工程的具體含義，中國信通院提出：
“東數(shù)西算”工程是指通過構(gòu)建數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、融合的新型算力網(wǎng)絡(luò)，將東部算力需求有序引導(dǎo)到西部地區(qū)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心布局，促進東西聯(lián)動，實現(xiàn)算力的高效調(diào)度和使用，全面賦能經(jīng)濟發(fā)展。
“東數(shù)西算”工程是全國一體化大數(shù)據(jù)中心建設(shè)目標(biāo)在算力領(lǐng)域的進一步延伸，“東數(shù)西算”工程的實施需依托于八大樞紐節(jié)點，同時還需結(jié)合算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)。[1] “東數(shù)西算”工程類似“南水北調(diào)”、“西電東送”等工程，是從全國視角下進行的一體化布局。同樣，類似我國水資源和電力資源的不均衡，我國算力的布局，尤其是數(shù)據(jù)中心近幾年的爆發(fā)式發(fā)展，存在一定程度的區(qū)域供需失衡、發(fā)展失序等的問題：一些東部地區(qū)對算力的需求逐步擴大和多樣化，但新建數(shù)據(jù)中心少，電力成本和土地成本升高，大規(guī)模發(fā)展數(shù)據(jù)中心難度和局限性逐步加大；一些西部地區(qū)可再生能源豐富，氣候條件適宜，但存在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不夠、運營管理人才不足等瓶頸，無法有效承接?xùn)|部需求。 宏觀上，通過國家樞紐節(jié)點布局，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向西部資源豐富地區(qū)或一線城市群的周邊地區(qū)集聚，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心集群有序發(fā)展，推動算力供需匹配平衡。
《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》明確提出：在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝，以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等地布局建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點（以下簡稱“國家算力樞紐節(jié)點”）。規(guī)劃布局的八大算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，整體上分為兩類，一類為京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等用戶規(guī)模較大、應(yīng)用需求強烈的節(jié)點，一類為貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等可再生能源豐富、氣候適宜、數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展?jié)摿^大的節(jié)點。國家發(fā)改委表示，國家算力樞紐節(jié)點是我國算力網(wǎng)絡(luò)的骨干節(jié)點，也是國家“東數(shù)西算”工程的戰(zhàn)略支點，推動算力資源有序向西轉(zhuǎn)移，促進解決東西部算力供需失衡問題。
《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》將我國數(shù)據(jù)中心布局分為兩類，即數(shù)據(jù)中心集群和城市內(nèi)部數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心集群，要求推進大規(guī)模數(shù)據(jù)的“云端”分析處理，重點支持對海量規(guī)模數(shù)據(jù)的集中處理，支撐抵近一線、高頻實時交互型的業(yè)務(wù)需求，數(shù)據(jù)中心端到端單向網(wǎng)絡(luò)時延原則上在 20 毫秒范圍內(nèi)。貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏節(jié)點內(nèi)的數(shù)據(jù)中心集群，優(yōu)先承接后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求。城市內(nèi)部數(shù)據(jù)中心則是針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的改造升級，提升效能，鼓勵城區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)中心成為算力“邊緣”端。
2022 年 2 月份，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等 8 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。國家發(fā)展改革委高技術(shù)司表示，8 個國家算力樞紐節(jié)點和 10 個國家數(shù)據(jù)中心集群完成批復(fù)，全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。表 1 是根據(jù)國家發(fā)展改革委官方網(wǎng)站相關(guān)復(fù)函文件相關(guān)信息整理制作。
表 1 國家算力樞紐節(jié)點與數(shù)據(jù)中心集群相關(guān)信息整理
圖 1 國家算力樞紐節(jié)點與數(shù)據(jù)中心集群位置圖示
圖 1 清晰表示了我國當(dāng)前的八大國家算力樞紐節(jié)點和數(shù)據(jù)中心集群位置。我國東部地區(qū)存在著較大的算力需求，其中實時性算力需求多被臨近數(shù)據(jù)中心集群覆蓋，而非實時性算力需求通過國家統(tǒng)一布局，引導(dǎo)到西部，充分發(fā)揮西部的地區(qū)氣候、能源等優(yōu)勢，有利于緩解東部地區(qū)算力緊張問題，減少能源消耗，同時也為西部借力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟提供了重要契機。
隨著“東數(shù)西算”工程的逐步推進，全國多地掀起了新建數(shù)據(jù)中心的熱潮。中國信通院《數(shù)據(jù)中心白皮書（2022）》中提出：我國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模持續(xù)穩(wěn)步增長，大型以上數(shù)據(jù)中心規(guī)模增長迅速，截至到 2021 年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模達(dá) 520 萬架（按照標(biāo)準(zhǔn)機架 2.5kW 統(tǒng)計），近五年年均復(fù)合增速超過 30%。[2] 但高速增長的同時，我國數(shù)據(jù)中心也面臨著上架率不高的困境。《2021年中國數(shù)據(jù)中心市場報告》提出目前全國數(shù)據(jù)中心整體上架率為 50.1%，華東、華北、華南約在 60%-70%，其他地區(qū)約在 30%-40%，還存在數(shù)據(jù)中心的供需不對等、需求不匹配、信息不通暢的矛盾。[3] 在表 1 中，國家對 10 個數(shù)據(jù)中心集群的數(shù)據(jù)中心平均上架率均做了不低于 65% 的要求，這是對數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展做了硬性要求。目前，在部分新數(shù)據(jù)中心落地協(xié)議中，類似的上架率嚴(yán)格要求已經(jīng)有所體現(xiàn)。這一要求是對地方政府和數(shù)據(jù)中心運營方的雙向要求，一方面，地方政府需要嚴(yán)格掌握已有數(shù)據(jù)中心的利用情況，在審批新數(shù)據(jù)中心的過程中不能追求一味大干快上，避免一窩蜂式發(fā)展；另一方面，對數(shù)據(jù)中心運營方來說，需要更深入思考數(shù)據(jù)中心的定位和業(yè)務(wù)方向，敏銳捕捉市場信息，滿足多樣化算力需求，提升上架率。
多樣化的算力的需求，對算力服務(wù)提出了諸如計算速度、計算規(guī)模、時延等的多樣化要求。數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展催生了云邊端協(xié)同的強大且多樣化的計算需求和網(wǎng)絡(luò)連接，“云網(wǎng)一體”、“算網(wǎng)一體”、“云邊端一體化”等算力服務(wù)解決方案先后出現(xiàn)，各大運營商和華為等企業(yè)先后提出“算力網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)概念，為未來算力服務(wù)提出方向。例如：中國移動提出算力網(wǎng)絡(luò)是以算為中心、網(wǎng)為根基，網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈等深度融合、提供一體化服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。算力網(wǎng)絡(luò)未來將實現(xiàn)“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務(wù)”，逐步推動算力成為與水電一樣，可以“一點接入、即取即用”的社會及服務(wù)，達(dá)成“網(wǎng)絡(luò)無所不達(dá)、算力無所不在、智能無所不及”的愿景。[4]
宏觀上看，“東數(shù)西算”工程就是算力在全國網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)籌和調(diào)度過程。微觀上，算力網(wǎng)絡(luò)需要確認(rèn)各個用戶的算力需求，靈活整合云+邊+端等各處算力資源，實現(xiàn)全網(wǎng)算力實時調(diào)度匹配。如何實現(xiàn)高效調(diào)度、按需匹配，最終達(dá)到算力泛在的終極目的，目前仍然是一個重要技術(shù)難題。
國家發(fā)改委在發(fā)布會中提及，我國數(shù)據(jù)中心年用電量已占全社會用電的 2% 左右。因此，數(shù)據(jù)中心建設(shè)應(yīng)用領(lǐng)域的節(jié)能減排成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展不可避免的問題。國家鼓勵通過建設(shè)運維模式、技術(shù)升級、可再生能源利用等方面進一步提升節(jié)能減排能力。在表 1 中，國家相關(guān)政策針對數(shù)據(jù)中心集群的數(shù)據(jù)中心電能利用效率指標(biāo)進行了分別規(guī)定，在加強數(shù)據(jù)中心能源保障的過程中，鼓勵推動數(shù)據(jù)中心充分利用可再生能源，推動數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展。
在我國提出了“雙碳”目標(biāo)的大背景下，數(shù)據(jù)中心也可以考慮加入碳交易中。我國政策支持?jǐn)?shù)據(jù)中心集群配套可再生能源電站，鼓勵數(shù)據(jù)中心企業(yè)參與可再生能源市場交易，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心采用大用戶直供、拉專線、建設(shè)分布式光伏等方式提升可再生能源電力消費。政策也提出，加強數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)統(tǒng)籌，從省區(qū)市層面對數(shù)據(jù)中心集群進行統(tǒng)一能耗指標(biāo)調(diào)配，鼓勵通過用能權(quán)交易配置能耗指標(biāo)。未來碳市場和碳交易體系成熟后，碳排放指標(biāo)的統(tǒng)籌、調(diào)配和交易也將成為數(shù)據(jù)中心的重要抓手。從根源上說，使用數(shù)據(jù)中心的組織、人員，比如互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，才是真正的算力使用者和電力消耗者，盡管互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在能源消耗方面堪稱“節(jié)能典范”，但在背后，是數(shù)據(jù)中心在承擔(dān)巨大的碳排放負(fù)擔(dān)。因此引入碳交易，提升互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的綠色發(fā)展意識，規(guī)范行業(yè)綠色化發(fā)展，將成為未來數(shù)據(jù)中心建設(shè)運營的重點。建議國家在 “東數(shù)西算”發(fā)展過程中引入碳資產(chǎn)和碳循環(huán)管理系統(tǒng)，建設(shè)配套數(shù)據(jù)中心各方發(fā)展的碳資產(chǎn)和碳交易管理機制，出臺算力基礎(chǔ)設(shè)施及產(chǎn)業(yè)的“碳達(dá)峰、碳中和”路線圖。
參考文獻：
[1] 數(shù)據(jù)中心白皮書（2022）.中國信息通信研究院
[2] 數(shù)據(jù)中心白皮書（2022）.中國信息通信研究院
[3] 《2021年中國數(shù)據(jù)中心市場報告》發(fā)布，164張圖表映射現(xiàn)狀和未來.https://tech.ifeng.com/c/8BmGwXKI9Bc.html
[4] 中國移動通信集團有限公司.《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》
編輯｜段文秀
審核、責(zé)編｜楊帆
