2025年中國數(shù)據(jù)中心用電需求規(guī)模及占全社會用電量比值預測

2025年中國數(shù)據(jù)中心用電需求規(guī)模及占全社會用電量比值預測

1、數(shù)據(jù)中心能耗效率偏低，與先進水平有較大差距

數(shù)據(jù)中心由計算機機房和支持空間組成，是電子信息的儲存、加工和流轉(zhuǎn)中心。數(shù)據(jù)中心包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC），企業(yè)級數(shù)據(jù)中心（EDC），國家超級計算中心（NSC），以及邊緣網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心。IDC主要為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電商以及各類網(wǎng)站客戶提供大規(guī)?？煽康膶I(yè)化服務器托管以及空間租用服務。EDC是企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，由企業(yè)建設并服務于企業(yè)的自身業(yè)務，為企業(yè)提供數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)訪問等信息業(yè)務。NSC由國家興建，是部署有千萬億次高效能計算機的超級計算中心，主要服務于一些對運算能力需求大的項目。邊緣網(wǎng)絡中心在地理位置上靠近客戶，目的是降低延遲，減少網(wǎng)絡擁塞，一般作為用戶和中央數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)聚合和內(nèi)容緩存點。

對于數(shù)據(jù)中心而言，IT和空調(diào)制冷設備是數(shù)據(jù)中心的主要能耗來源，兩者通常占數(shù)據(jù)中心總能耗的85%。IT設備主要由服務器、存儲和網(wǎng)絡通信設備構成。其中服務器系統(tǒng)用電約占50%，存儲系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡通信設備約占15%。

大型數(shù)據(jù)中心耗電量巨大，單個數(shù)據(jù)中心年用電量可達1億千瓦時。據(jù)中國移動數(shù)據(jù)顯示，2014年上海移動NQ數(shù)據(jù)中心首批機房投入使用，整體建筑面積為20,000平方米。共規(guī)劃機房模塊7個,標準機柜1,950個,單機柜功率密度為2-5千瓦，IT設備總功率可達3,900-9,750千瓦?？照{(diào)制冷方面，若使用純風冷方案，功耗為5,424千瓦，使用水冷空調(diào)，功耗則可以降到4,500千瓦。由此計算上海移動NQ數(shù)據(jù)中心總體功率超過1萬千瓦，年耗電量可達1億千瓦時。

數(shù)據(jù)中心能耗組成

數(shù)據(jù)中心IT設備能耗來源

國內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE普遍位于1.5~2.0區(qū)間內(nèi)，較先進水平仍有較大差距。衡量數(shù)據(jù)中心能耗效率的一個重要指標是電能使用效率值（PUE），等于數(shù)據(jù)中心總設備能耗除以IT設備能耗，PUE越接近于1說明數(shù)據(jù)中心能耗效率越高。目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE大約為1.5~2.0，美國數(shù)據(jù)中心PUE大概1.0~1.5，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心能耗效率與國際先進水平比有較大差距。

中國在用數(shù)據(jù)中心以中小型為主,但在建以大型數(shù)據(jù)中心為主。工信部對數(shù)據(jù)中心分類的標準如下圖所示，其中標準機架為換算單位，以功率2.5千瓦為一個標準機架。工信部發(fā)布的截至2016年底，中國在用數(shù)據(jù)中心數(shù)量為1,641個，中小型數(shù)據(jù)中心標準機架數(shù)量占比為60%，從標準機架數(shù)量和數(shù)據(jù)中心數(shù)量來看，中國目前在用數(shù)據(jù)中心仍以中小型數(shù)據(jù)中心為主。但從在建情況看，截至2016年底，在建數(shù)據(jù)中心中，大型及超大型數(shù)據(jù)中心標準機架數(shù)量占比為85%。

隨著在建大型及超大型數(shù)據(jù)中心逐步投運，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心整體PUE或?qū)⒔档?。中小型?shù)據(jù)中心PUE普遍高于大型、超大型數(shù)據(jù)中心，其原因主要是大型及超大型數(shù)據(jù)中心能夠率先應用先進節(jié)能技術以降低PUE，包括液冷服務器、間接式蒸發(fā)冷卻、高壓直流供電等。對照美國數(shù)據(jù)中心PUE及耗電量的趨勢，長期來看，隨著數(shù)據(jù)中心大型化，中國數(shù)據(jù)中心能耗增長率將下降并趨于穩(wěn)定。數(shù)據(jù)中心分類標準及規(guī)模現(xiàn)狀（截止2016年底）

調(diào)查顯示，美國數(shù)據(jù)中心耗電量在2000年到2010年間增長了136%，年化增長率達到9%。隨后數(shù)據(jù)中心耗電量增速放緩，在2010-2014年間僅增長4%，美國數(shù)據(jù)中心耗電量增速降低的主要原因包括超大型數(shù)據(jù)中心的應用以及PUE的減少。

2、數(shù)據(jù)中心需求推動增長，帶動年耗電量穩(wěn)步提升

我國移動互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，最近三年接入流量增長率均高于100%，數(shù)據(jù)及流量的增長是數(shù)據(jù)中心未來增長的重要動力，推動中國IDC市場規(guī)模近年增長率在30%左右。計在未來一段時間內(nèi)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設量將保持較快增速，中國數(shù)據(jù)中心仍處在高速發(fā)展期。

數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展推動其用電量增速維持高位，2012~2016年中國數(shù)據(jù)中心年耗電量增速保持在12%~16%之間。

2013~2018年中國移動互聯(lián)網(wǎng)接入流量及增速

2007~2018年中國IDC市場規(guī)模及增速

雖然長期來看能效提升將推動數(shù)據(jù)中心PUE下降，但是由于智慧城市、云計算等應用帶來的龐大需求將會持續(xù)刺激數(shù)據(jù)量的增長，進而推動數(shù)據(jù)中心耗電量增長，因此預計未來數(shù)據(jù)中心耗電量仍能維持雙位數(shù)增速。工信部計劃2022年數(shù)據(jù)中心PUE基本達到國際先進水平，因此假設數(shù)據(jù)中心耗電量年復合增長率在2020年達到峰值的17%，之后增速逐漸下降到2025年的12%。在上述假設基礎上，預計2020年國內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量約為2,045億千瓦時，占全社會用電量的2.7%，2025年數(shù)據(jù)中心年耗電量約為3950億千瓦時