东数西算热背后的冷思考

　　不冒烟的钢厂年用电量占全社会用电2左右，耗电量增速连续多年在10以上
　　近日，工信部、国家发改委等六部门公布了44家2021年度国家绿色数据中心。其中，通信领域、互联网领域分别有14家和19家，占比分别为31。8和43。2；公共机构、能源、金融领域的数据中心数量分别为5家、1家和5家。在通信领域入围的14家单位中，东部地区占据5席，其中江苏独占3席，分别为中国电信南京吉山云计算中心二号楼、中国移动长三角（南京）数据中心和中国电信苏州太湖国际信息中心。
　　国家评选绿色数据中心，其背后是节能和能效提升等方面的考量。数据中心作为不冒烟的钢厂，其能耗和环保等方面的问题随之进入大众视野。
　　各地竞相布局
　　记者梳理发现，早在2015年，发展大数据就已上升为国家战略。海量数据应用在零售、出行、金融、科技、医疗等领域，渗透到我们日常生活的方方面面。每天的生产生活中产生的大数据不计其数，急需一个能够集中存储、分析、应用这些海量数据的地方，因此大数据中心应运而生。2015年以来，国家启动超大云数据中心项目，在北京、贵州和内蒙古乌兰察布建立了大数据中心，对数据进行存储，同时以北京、上海、广州为核心，建立了沈阳、南京、武汉等多城市的传输节点。
　　大数据中心除了具备数据存储的功能外，还有进行数据云计算的功能，为海量数据的分析和处理提供了强大算力。南京邮电大学数字经济研究所所长、江苏省信息化专家委员会副秘书长姚国章教授表示，如同马力之于农业时代、电力之于工业时代，算力已经成为数字经济时代的核心底座之一，推动着大数据中心从瓦特向比特的转化。这不仅为各行业上云用数赋智提供了基础性支撑，也为数据这一新生产要素的自由流动创造了可能。一项研究报告的量化数据显示，计算力指数平均每提高1个百分点，数字经济和GDP将分别增长3。3和1。8。因此，大数据中心近年来成了香饽饽，不少地方竞相投资建设。
　　2021年12月，国务院印发《十四五数字经济规划》，其中明确提出数据资源是目前数字经济深化发展的核心引擎，对于数字经济的统筹规划和对数据要素的高效利用是我国十四五期间重要的发展方向之一。
　　今年2月17日，东数西算工程正式全面启动，8大国家算力枢纽节点和10个国家数据中心集群完成布局，这是我国继南水北调、西电东送、西气东输后的第四大跨区域资源调配的超级工程。根据实施方案，将依托京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝城市群，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等全国算力网络枢纽节点，统筹规划大数据中心的建设布局，引导大数据中心适度集聚并形成数据中心集群，且在集群之间建立高速数据中心直联网络，最终形成以数据流为导向的新型算力网络格局。
　　东数为何西算
　　大数据中心一哄而上、东数西算热背后的能耗和环保等问题，也随之浮出水面。大数据中心自身绿色发展的问题，越来越引起国家有关部门和地方政府的重视。
　　大数据中心大量的IT设备、供电设备及制冷设备，需要消耗庞大的电能。因此，大数据中心又被称为不冒烟的钢厂。中国信息通信研究院数据显示，2020年全国数据中心耗电量约760亿千瓦时，占全社会总耗电量（75110亿千瓦时）的1。折算为二氧化碳排放量，2020年全国数据中心二氧化碳排放量近4000万吨。最新的统计显示，当前我国各类数据中心年用电量已占全社会用电的2左右，耗电量增速连续多年保持在10以上。我国很多大数据中心的电能利用效率（PUE）大于2。2，远高于国际先进水平。
　　实际上东数西算工程背后，也是国家节能和能效提升等方面的考量。江苏红网技术股份有限公司总经理陈军介绍，东数西算通俗地讲就是把东部的数据送到西部进行存储和计算。我国东部地区经济发达、人口密度大，对数据要素的产生、存储和处理需求高，但建设数据中心需要大规模的土地，同时会产生大量的能源消耗以及碳排放等问题。我国西部的一些地区风能、太阳能等绿色能源丰富，许多地区气候凉爽，也有利于数据中心进行机器散热、减少耗电、节省成本。在西部地区发展数据中心，承接东部算力需求，不仅能够解决东部地区能耗指标紧张、电力成本高、大规模数据中心开发空间受限等问题，还能把西部地区丰富的可再生能源、可利用荒地进行充分利用，同时提升区域绿色能源利用比例，就近消纳西部绿色能源。
　　姚国章教授认为，东数西算项目优化资源利用率的同时，也给西部地区在数字经济浪潮下带来新的发展机会。以实施东数西算工程为抓手，通过数据流引领带动资金流、人才流、技术流等跨区域流通，有助于打通我国东西部数字经济的大动脉，是实现产业聚集、区域均衡发展的重要路径。
　　在东数西算的大背景下，绿色低碳的数据中心建设也提上日程。数据中心绿色高质量发展，不仅有利于企业降低能源消耗造成的运行成本，更是促进我国碳中和目标的实现和绿色能源战略实施的必经之路。南京大学计算机系黄宜华教授介绍，目前我国各大数据中心的服务器耗电量依然巨大，经常出现一个机房成千上万台服务器满负荷运作的情况，服务器的高负荷运作在消耗巨大的电量。要如期完成碳达峰、碳中和的目标，各级政府和市场各方对一体化推动大数据中心协调发展的呼声渐高。一方面，亟须改进大数据中心的建设布局、发展模式，推动大数据中心向绿色高效、集约化发展转型；另一方面，要加快推动数据中心、云、网络之间的协同联动，避免形成数据中心孤岛效应，提高资源的整体利用率。
　　江苏的绿色样板
　　目前我们主要采用的是风冷直膨系统和水冷冷冻水系统两种机械制冷方式。江苏省大数据中心总工许俊告诉记者，风冷是最传统的冷却方法，主要适用于规模较小的数据中心。另一种冷却方法是水冷。水冷主机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送到蒸发器蒸发，通过冷冻水泵将常温水送入蒸发器盘管中与冷媒进行热交换，从而达到降低机房温度的目的。水冷避免了风冷在夏季冷却效果不佳以及能耗比大的缺点，有利于系统运行安全，适合数据中心热负荷大这种场景，但运维成本相应也较高。许俊说。
　　作为此次江苏当选国家绿色数据中心的三家单位之一，中国电信南京吉山云计算中心二号楼设计机柜超1700架，年总用电量约15000万千瓦时，电能利用效率（PUE）2021年为1。3，远低于东部地区平均能耗水平。在东部地区数据中心整体能耗高的大背景下，吉山云计算中心是如何走上绿色发展之路的呢？该中心负责人介绍，首先，为了实现节能目标，中心秉持绿色设计先行的理念，采用水冷式中高水温中央空调制冷系统。80的机房采用水冷列间空调，冷冻水直接进入机房换热，减少中间损耗。20的机房安装热管背板空调，在保证核心机房不进水的前提下，减少压缩机损耗。同时，尽可能采用自然冷源。设置板式换热器，冬季采用自然冷源，根据室外温度灵活调整冷冻水系统的供回水温度，增加自然冷源的利用时长，减少冷机启动时长，有效降低空调系统能耗。其次，中心完善能源管理系统，提供可实时显示各系统及主要设备能源使用情况的节能分析手段，通过能耗分析发现数据中心存在的节能盲点，有针对性地提升数据中心节能水平。
　　此外，中心还建立健全了能源管理制度，使用节水型用水器，开展第三方节能诊断与评测，进行综合节能技术改造等。经过一系列措施技术和管理创新，二号楼电能利用效率（PUE）由2019年的1。41优化为2021年的1。3。中国电信南京吉山云计算中心负责人表示，未来吉山云计算中心还将继续积极响应国家建设低碳数据中心要求，在园区使用光伏、储能等绿色节能技术，并力争在2025年以前将PUE降至1。25，有力支撑东数西算长三角国家枢纽节点建设。
　　暗战中的机遇与挑战
　　东数西算不是简单地将东部的算力需求全部搬到西部，而是需要根据数据存储地以及算力的需求匹配相应的枢纽节点，实现资源配置中的效能最优化方案。东数西算的背后，一场智算中心的争夺战其实早已拉开序幕。科技部在2020年年底发文称，人工智能计算中心是智慧城市的新基建，是一个非常重要的基础设施。从2020年开始，全国掀起了智算中心的建设热潮，算力的竞争已成为城市之间暗中角力的一个重要领域。据统计，从2021年1月1日到2022年2月15日，全国共有至少26个城市在推动或完成当地智算中心的建设，其中就包括南京智能计算中心。
　　今年2月，东数西算上升为国家战略，国家发改委等部门确定了8个国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。国家发改委等部门在《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》等文件中指出：原则上，对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心，地方政府不得给予土地、财税等方面的优惠政策。其背后透露出的对大数据中心进行集约化管理的信号十分明显，目的是解决数据中心行业目前存在的资源错配、能耗高、电力使用效率低等问题。对此，姚国章教授认为，江苏和南京在这方面机遇与挑战并存。
　　据介绍，在规划的10个国家数据中心集群中，长三角枢纽规划设立长三角生态绿色一体化发展示范区数据中心集群和芜湖数据中心集群。长三角枢纽的两个数据中心集群，一个位于长三角东侧，临近上海、苏州、杭州等环太湖城市，一个位于长三角西侧，处于南京都市圈内。东部地区的数据中心集群如何建设？国家发展改革委高技术司近日在答记者问时表示，受限于网络长距离传输造成的时延，诸如工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等业务，可在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等东部枢纽布局。这也为包括南京、苏州在内的东部一线和新一线城市数据产业布局，划定了方向和重点。
　　记者了解到，南京在大数据中心建设方面已占据先机。南京智能计算中心AI算力规模每秒80亿亿次，相当于50万台个人电脑的计算能力，是长三角地区当前投运的最高算力智能计算中心。通俗地讲，其计算能力能在1小时之内处理100亿张图像、300万小时语音翻译或1万公里的自动驾驶AI数据处理任务。智算中心作为城市级公共算力平台，可以满足区域内政府、企业、高校等各类用户的算力需求，支撑N个应用平台，如智慧医疗、智能车联网、智能制造、自动驾驶、智慧城市、智慧交通等。
　　南京有南京大学等3所高校开设了人工智能学院，中科院计算所在南京建立了创新中心，姚期智院士率清华团队在南京建立了图灵人工智能研究院，创新工场AI工程院组建了南京研究院；寒武纪、浪潮、华为等多家国内知名企业助力南京数字化建设。目前南京已集聚人工智能企业近300家，核心产业规模超过60亿元，带动相关产业规模近800亿元。姚国章教授认为，江苏和南京具备在数字经济领域发力和作为的雄厚基础，以强劲算力助力长三角地区的算力枢纽节点建设，更好地汇聚产业生态，提升长三角人工智能产业的整体竞争力。根据《南京市打造人工智能产业地标行动计划》，到2025年南京人工智能核心产业规模将达到500亿元，带动相关产业规模5000亿元，发展成为全省第一、全国前三、全球有影响力的人工智能创新应用示范城市。
　　采访中，多位人士向记者强调，在我国宣布碳达峰、碳中和目标的背景下，市场各方对一体化推动大数据中心协调发展的呼声渐高。大数据中心的发展模式向绿色高效、集约化发展转型势在必行。东数西算国家战略，城市之间的智算中心暗战，背后不仅是算力，更有算法和生态以及节能、减排等诸多方面的考量。南京、苏州和众多大中城市一样面临机遇，也具有挑战。
　　江苏经济报记者黄建国
　　见习记者周凯航