2025年中國(guó)數(shù)據(jù)中心用電需求規(guī)模及占全社會(huì)用電量比值預(yù)測(cè)

2025年中國(guó)數(shù)據(jù)中心用電需求規(guī)模及占全社會(huì)用電量比值預(yù)測(cè)

1、數(shù)據(jù)中心能耗效率偏低，與先進(jìn)水平有較大差距

數(shù)據(jù)中心由計(jì)算機(jī)機(jī)房和支持空間組成，是電子信息的儲(chǔ)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(jí)數(shù)據(jù)中心（EDC），國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心（NSC），以及邊緣網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心。IDC主要為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電商以及各類(lèi)網(wǎng)站客戶(hù)提供大規(guī)?？煽康膶?zhuān)業(yè)化服務(wù)器托管以及空間租用服務(wù)。EDC是企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，由企業(yè)建設(shè)并服務(wù)于企業(yè)的自身業(yè)務(wù)，為企業(yè)提供數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)等信息業(yè)務(wù)。NSC由國(guó)家興建，是部署有千萬(wàn)億次高效能計(jì)算機(jī)的超級(jí)計(jì)算中心，主要服務(wù)于一些對(duì)運(yùn)算能力需求大的項(xiàng)目。邊緣網(wǎng)絡(luò)中心在地理位置上靠近客戶(hù)，目的是降低延遲，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，一般作為用戶(hù)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(diǎn)。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，IT和空調(diào)制冷設(shè)備是數(shù)據(jù)中心的主要能耗來(lái)源，兩者通常占數(shù)據(jù)中心總能耗的85%。IT設(shè)備主要由服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備構(gòu)成。其中服務(wù)器系統(tǒng)用電約占50%，存儲(chǔ)系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備約占15%。

大型數(shù)據(jù)中心耗電量巨大，單個(gè)數(shù)據(jù)中心年用電量可達(dá)1億千瓦時(shí)。據(jù)中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)顯示，2014年上海移動(dòng)NQ數(shù)據(jù)中心首批機(jī)房投入使用，整體建筑面積為20,000平方米。共規(guī)劃?rùn)C(jī)房模塊7個(gè),標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜1,950個(gè),單機(jī)柜功率密度為2-5千瓦，IT設(shè)備總功率可達(dá)3,900-9,750千瓦。空調(diào)制冷方面，若使用純風(fēng)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(jì)算上海移動(dòng)NQ數(shù)據(jù)中心總體功率超過(guò)1萬(wàn)千瓦，年耗電量可達(dá)1億千瓦時(shí)。

數(shù)據(jù)中心能耗組成

數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能耗來(lái)源

國(guó)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(jìn)水平仍有較大差距。衡量數(shù)據(jù)中心能耗效率的一個(gè)重要指標(biāo)是電能使用效率值（PUE），等于數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗除以IT設(shè)備能耗，PUE越接近于1說(shuō)明數(shù)據(jù)中心能耗效率越高。目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE大約為1.5~2.0，美國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE大概1.0~1.5，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心能耗效率與國(guó)際先進(jìn)水平比有較大差距。

中國(guó)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(duì)數(shù)據(jù)中心分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)如下圖所示，其中標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架為換算單位，以功率2.5千瓦為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。工信部發(fā)布的截至2016年底，中國(guó)在用數(shù)據(jù)中心數(shù)量為1,641個(gè)，中小型數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量占比為60%，從標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量和數(shù)據(jù)中心數(shù)量來(lái)看，中國(guó)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(yùn)，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心整體PUE或?qū)⒔档汀Ｖ行⌒蛿?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(yīng)用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)以降低PUE，包括液冷服務(wù)器、間接式蒸發(fā)冷卻、高壓直流供電等。對(duì)照美國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE及耗電量的趨勢(shì)，長(zhǎng)期來(lái)看，隨著數(shù)據(jù)中心大型化，中國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗增長(zhǎng)率將下降并趨于穩(wěn)定。數(shù)據(jù)中心分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)?，F(xiàn)狀（截止2016年底）

調(diào)查顯示，美國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量在2000年到2010年間增長(zhǎng)了136%，年化增長(zhǎng)率達(dá)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(zhǎng)4%，美國(guó)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(yīng)用以及PUE的減少。

2、數(shù)據(jù)中心需求推動(dòng)增長(zhǎng)，帶動(dòng)年耗電量穩(wěn)步提升

我國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，最近三年接入流量增長(zhǎng)率均高于100%，數(shù)據(jù)及流量的增長(zhǎng)是數(shù)據(jù)中心未來(lái)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿?，推?dòng)中國(guó)IDC市場(chǎng)規(guī)模近年增長(zhǎng)率在30%左右。計(jì)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)量將保持較快增速，中國(guó)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(dòng)其用電量增速維持高位，2012~2016年中國(guó)數(shù)據(jù)中心年耗電量增速保持在12%~16%之間。

2013~2018年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量及增速

2007~2018年中國(guó)IDC市場(chǎng)規(guī)模及增速

雖然長(zhǎng)期來(lái)看能效提升將推動(dòng)數(shù)據(jù)中心PUE下降，但是由于智慧城市、云計(jì)算等應(yīng)用帶來(lái)的龐大需求將會(huì)持續(xù)刺激數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，進(jìn)而推動(dòng)數(shù)據(jù)中心耗電量增長(zhǎng)，因此預(yù)計(jì)未來(lái)數(shù)據(jù)中心耗電量仍能維持雙位數(shù)增速。工信部計(jì)劃2022年數(shù)據(jù)中心PUE基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，因此假設(shè)數(shù)據(jù)中心耗電量年復(fù)合增長(zhǎng)率在2020年達(dá)到峰值的17%，之后增速逐漸下降到2025年的12%。在上述假設(shè)基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量約為2,045億千瓦時(shí)，占全社會(huì)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(shí)