“东数西算”对投资有拉动作用吗?

“东数西算”工程投资规划逐步清晰,经济效益显著,有望带动数据中心建设及改造升级,通信作为算力网络的底座,产业链多个环节将重点受益。温控设备作为实现低碳核心,存量+增量双轮驱动;光通信市场或受益于国内数据中心云化加速,以及 DCI 市场的放量;服务器&网络设备有望看到液冷技术普及,以及性能升级或加速。

各省市陆续公布建设规划,运营商或为投入方

“东数西算”工程于 2022 年 2 月正式启动,有望引导资金向枢纽节点投资,直接拉动数据中心投资建设。根据我们梳理,目前张家口、韶关、重庆、天府、贵安、庆阳、中卫、和林格尔等集群或所在地区已给出了较为具体的十四五期间数据中心建设目标。据发改委统计,年初以来全国 10 个国家数据中心集群中,新开工项目 25 个,数据中心规模达 54 万标准机架,算力超过每秒 1350 亿亿次浮点运算,约为 2700 万台个人计算机的算力,带动各方面投资超过 1900 亿元。其中,西部地区投资比去年同期增长 6 倍,投资总体呈现出由东向西转移的良好趋势。预计“十四五”期间,大数据中心投资还将以每年超过 20%的速度增长,累计带动各方面投资将超过 3 万亿元。

运营商对东数西算的投入重视度持续提升:从 3 家运营商披露的资本开支规划来看,东数西算均作为重点投入方向:中国移动规划 2022 年算力网络资本开支 480 亿元,投产对外可用 IDC 机架达约 45 万架,累计投产云服务器超 66 万台;中国电信 2020 年至2022 年(预计)产业数字化占资本开支的比例或由 15.6%上升至 30%,其中 2022 年计划 IDC 投入 65 亿元(增加 4.5 万机架),算力投入 140 亿元(增加 16 万云服务器),2022 年算力规模达 3.8 EFLOPS,同比增长超 80%。中国联通也将围绕国家东数西算8 大算力枢纽节点,优化扩大 5+4+31+x 的资源布局。

图 4:中国联通“5+4+31+X”数据中心布局紧扣东数西算规划

我们对数据中心基础设施 Capex 及 Opex 成本进行拆分:1)土建成本:不同地区区别有差异,以宝信宝之云 IDC 三期为例,占总成本比例在 16%。2)机电成本:数据中心经过 10 多年发展建设成本计算都非常精准,西部和东部不会有很大区别。3)运营成本(Opex):根据 CDCC 的数据,电费占数据中心 TCO 的 60%,通常来说西部地区电力资源更丰富,发电成本比较低、电费较低,其次是折旧(以机电设备为主,同样各地差异不大)等等,人员费用占的比例较低。

对比来看,中西部地区土地和电力成本优势显著:东部一线核心城市(北上广深)工业用地成交楼面均价显著高于中西部算力枢纽地区城市(呼和浩特、兰州、成都、银川、贵阳)。东部一线核心城市(北上广深)月工商业用户电价也显著高于中西部算力枢纽地区省市(蒙西、蒙东、四川、宁夏、贵州、甘肃)。

土地成本测算:一个机柜占地面积大约 3.5-5.5 平米,假设为 4 平米,1000 个机柜对应土地面积约 4000 平米,我们测算 1000 个机柜的机房在核心一线对比西部枢纽地区土地成本相差在 300 万元以内。

电费成本测算:假定北京市数据中心 A,可容纳约 1000 个机柜,假设接入电压等级为1-10kV 市电,单机柜功率在 4kw,负载率在 70%,所在华北地区 2021 年平均 PUE 为1.41,负载一直稳定,计算得数据中心的运行功率为:1000*4kW*70%*1.41=3948kW。

根据电价政策,不考虑夏季尖峰时段,北京市高峰时段、平段时段、低谷时段均为 8 小时,按照大工业、1-10kV 的用户标准计算加权平均分时电度用电价格为 0.65 元/千瓦时,容(需)用电价格按照最大需量为 48 元/kw*月,综合测算此数据中心一年的电费为 2479 万元。根据以上方法,我们陆续测算了上海、广东、蒙西、蒙东、四川、宁夏、贵州、甘肃等地相同体量数据中心一年的电费。对比可以看到 1000 个机柜的机房在核心一线对比中西部枢纽地区一年电费成本差距在 1000 万元/年以内。

“东数西算”将会直接拉动数据中心 ICT 设备及配套机电设备的需求弹性。首先,从数据中心的建设项目周期来看,土建和机电设备受益于适度提前建设。其次,“东数西算”政策对数据中心的 PUE 提出了更高的要求,有望带动温控技术升级,并带来存量机房改造需求。同时,对于光通信、服务器和网络设备来说,由于其主要受到数据中心下游应用需求的拉动影响,我们认为短期内对其拉动效应并没有那么明显,投资机会主要在于数字化进程中基础设施的便利和成本下降而加快。

PUE 是数据中心消耗的所有能源与 IT 负载消耗的能源的比值,是评价数据中心能源效率的最基本和最有效的指标之一,其越接近于 1,代表数据中心对于电能的利用越有效率。因此,降低空调系统等温控设备的 IT 能耗为提升 IDC 机房资源使用效率成为降低数据中心 PUE 的关键。

表 3:“东数西算”政策枢纽、节点上架率及 PUE 政策要求

降低温控设备的能耗是降低数据中心 PUE 的重要举措。数据中心的耗能部分主要包括IT 设备、温控系统、供配电系统、照明系统及其他设施。其中,温控设备产生的功耗约占数据中心总功耗的 40%。据中数智慧信息技术研究院数据,当温控设备对应的能耗占比从 38%降至 17.5%,对应的 PUE 从 1.92 降至 1.3。

国内大量存量数据中心 PUE 不达标,存量改造需求巨大。去年发布的《推动数据中心和 5G 等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》中提到 PUE 超过 1.5 的数据中心需进行改造升级。伴随东数西算的落地,各地方政府陆续推动存量机房改造,据 IDC 圈数据,2021 年国内数据中心平均 PUE 为 1.49,华东地区为 1.42,而华南、华中平均接近 1.6,可见改造需求巨大。而低 PUE 政策要求对温控设备的效率提出了更高的要求,有望推动温控设备的高端化及技术升级。据 CDCC 数据,截至 2021 年 10 月,我国数据中心机架总数达 415 万架,假设其中 30%的机柜需进行降碳改造,平均单机柜整改1-2 万元成本支出,预计国内存量机房改造空间在 137-274 亿元。

图 13:全国各地数据中心平均 PUE

从改造升级技术路径来看,老旧数据中心节能改造途径,可通过制冷站整体翻新改造,来降低 PUE,而新建数据中心可通过选用液冷技术实现 PUE 大幅降低。

液冷方案制冷能效更高,是未来温控方案发展趋势。液冷是指通过液体直接冷却设备,将设备发热元件产生的热量直接带走实现制冷。按照液体与发热器件的接触方式,包括冷板式液冷、浸没式液冷等。与传统风冷技术相比,液体导热能力是空气的 25 倍,同体积液体带走热量是同体积空气的近 3000 倍;在耗电量方面,液冷系统约比风冷系统节省电量 30%-50%,液冷数据中心机房整体能效将得到 30%的提升。据赛迪顾问数据,2016 年至 2019 年,风冷型机房占有率逐年下滑,液冷机房占有率逐年上升。

表 5:数据中心液冷与风冷的比较分析

国内厂商优势显著。据 ICT research 数据,目前我国机房温控的市场格局较为分散,机房精密空调厂家主要有维谛、佳力图、艾特网能、华为、依米康、英维克等品牌。国产机房温控龙头近年来市场份额不断提高,未来随着国内厂商的研发优势、成本低、客服响应速度快等优势显示,国内厂商集中度有望进一步提升。

图 19:2020 年各家上市公司收入情况(亿元)

国内数据中心云化加速,国内数通市场增量可期

中西部传统数据中心有望加速云化,带来增量数通模块需求:目前中西部仍有大量传统数据中心采用接入+汇聚+核心的传统三层架构,主要提供对外访问的业务,收敛比通常达到 10:1,光模块数量大约为机柜数量的 8-9 倍,而目前云商数据中心脊叶大二层网络架构的收敛比通常在 1.5:1 到 3:1,光模块数量或达到机柜数量的 40 多倍。此次东数西算政策要求枢纽节点内数据中心平均上架率不低于 65%,中西部地区数据中心上架率有望大幅提升,同时伴随中西部数据中心承接更多云计算、AI 训练等应用,传统数据中心有望加快云化升级,进而催生增量光模块需求。

东数西算提出绿色化&集约化数据中心建设需求,或加速国内数通光模块升级:一直以来成本和功耗是数据中心内部光互联的核心痛点,光模块平均每演进一代,每 bit 成本下降一半,每 bit 功耗下降一半,这个规律也被称为光电领域的“光摩尔定律”,进入400G 时代每 bit 成本将逐步降至 1 美金/G,每 bit 功耗大约降至 0.03W/G。由此可见,光模块升级后成本和功耗效率提升,符合东数西算绿色化&集约化数据中心建设需求。

我们判断目前传统数据中心的模块速率仍停留在 10G 和 40G 代际,国内云商大多处于在 100G 代际,较海外规模应用 200G/400G 仍有较大提升空间。

低时延要求业务逐步普及。我们常见的网页浏览、数据备份、存储、大数据处理等业务对时延要求在 50-200ms,对时延并不敏感。目前主流的低时延要求业务包括金融高频交易(要求在 2-10ms),而大带宽视频业务(要求在 20ms 以内),以及部分在加速渗透的云业务,如虚机迁移、数据热备份、云支付(要求 10ms)、云桌面(要求 20ms)对时延也有一定的要求。展望未来,一些正在普及的 5G 传送承载业务如车联网和工业控制等业务时延要求在 3-5ms。据此我们认为未来对时延敏感的业务体量将持续扩大。

用户感知到的网络时延主要由数据中心外部网络时延带来,其与通信网络架构、数据中心位置、用户到数据中心距离相关性高。而数据中心外部网络时延主要由路由时延与传输时延两部分组成,其中传输时延主要和传输距离成正比,通常在 5μs/km;路由时延,即每经过一个节点的路由器,跳数就加 1,时延相应增加,大致可按 1ms/节点计算。以一个典型业务场景分析来看,假设运营商 A 用户在北京,将跨运营商访问运营商 B 的呼和浩特数据中心,理论总时延在 20ms 左右,其中路由时延占到近 70%,可见高网络时延的主要来源是数据包传输中跳接次数较多。

而降低数据包传输中跳接次数主要可通过租用运营商专线以及自建 DCI 网络实现。我们在报告《三问三答,硅光对光模块产业影响几何?》中提到:随着光纤的大量铺设,以及传输设备和模块成本的持续降低,自建 DCI 的经济性已超过租赁专线。东数西算大背景下,国内算力或西迁,DCI 相关的传输设备及模块市场有望放量,打通东西部间数据直联通道,解决长距离传输的低时延要求。

DCI 市场空间巨大,光传输占大比例:据 QYResearch 的数据,2020 年,全球数据中心互连(DCI)市场规模达到了 41 亿美元,预计 2027 年将达到 90 亿美元,CAGR 为10.82%。中国市场在过去几年变化较快,2020 年市场规模为 4.9 亿美元,预计 2027 年将达到 11.5 亿美元。从产品方面来看,DCI 产品分为光传输,数据中心核心及广域网。其中光传输数据中心互联(DCI)技术为主要类型,2020 年占比 53.98%。

ZR 模块直连或节省 DCI 搭建开支,商业价值巨大:进入自建 DCI 时代后,早期的传输架构类似于电信网络,先用灰光模块将核心交换/路由连接至 OTN 系统或者 DCI 盒子,再通过电信骨干网络进行传输。随着硅光集成技术逐步成熟,以及相干模块成本持续降低,以 Inphi 和新飞通为代表的 PAM 和相干 ZR 可插拔模块方案逐步加大应用,本质是将 DWDM 光学器件集成到以太网交换机或路由器中,对传统方案形成冲击和替代。据新飞通测算,数通 DCI 的 400G ZR 模块方案能帮助用户节省约 75%的 DCI 网络投资(节省 OTN 系统、DCI 盒子及模块),且管理和运维成本也更低,商业价值巨大。

400G ZR 模块需求爆发,到 2025 年市场空间或达 20 亿美金:据新飞通测算,到 2025年 400ZR/400ZR+的 DCI 模块出货量或接近 70 万只,对应市场空间接近 20 亿美金。

Cignal AI 预计,由于可插拔 400G 相干光模块的出现,互联网巨头和电信运营商都在对其网络架构进行根本性的改变,随着微软、亚马逊和谷歌等云商跟随 AT&T 等传统电信运营商的脚步,开始大批量部署,400ZR/ZR+光模块的出货量将在 2022 年增加两倍。

国内头部厂商逐步突破数通 DCI 模块市场:格局上,过去相干 ZR 模块大多由在相干DWDM 系统开发方面具有悠久历史的设备厂商占据如华为、Ciena、中兴。但随着云商开始采购 DCI 模块,新飞通、II-VI 等模块厂商开始占据更多市场份额。国内模块厂商中,中际旭创、光迅科技和新易盛对数通 DCI 市场已有所布局。2019 年旭创率先推出100G/200G CFP 和 200G CFP2 相干模块,同年实现商用,取得订单;2020 年/2021年推出 400G QSFP-DD ZR/OpenZR+,实现小批量供货。而光迅科技在 DCI 相关传输设备有所布局,波分系统产品市场地位领先,有望在国内市场逐步上量。2022 年 3 月新易盛也宣布推出其 400G ZR/ZR+相干光模块。

我们认为东数西算有望带动运营商骨干网进一步升级扩容,同时催生数据中心集群和国家级骨干直联点的互联需求。目前在运营商骨干网建设方面,新型 G.654.E 光纤由于有效面积可以增加 62.5%,光纤损耗降低 10%,或成为超高速传输的首选。据中国移动 3月 18 日发布的集采公告测算,每根 G.654E 光缆约为 156 芯,单价近 300 元/芯公里。

据此我们测算数据中心集群和国家级骨干直联点的互联需求:假设各大数据中心集群分别和北京、上海、广州三个国家级骨干直联点建立 DCI 互联,三大运营商分开建设,每家建设 2 条主干缆,假设全部用 G.654.E 光纤敷设,光缆规格在 150 芯,测算光纤光缆需求近 6000 万芯公里,单价在 300 元/芯公里,对应光纤光缆市场规模近 180 亿元。

2019 年 1 月,工业和信息化部、国家机关事务管理局和国家能源局发布《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》,重点鼓励采用液冷、分布式供电等高效系统设计方案。

此次东数西算工程,也对各地的数据中心集群提出较高的 PUE 要求,叠加数据中心中单机柜功率密度的提升,传统风冷技术已逐步无法散热需求,也难以满足 PUE 的要求,我们认为液冷服务器有望迎来规模发展。液冷是指使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行散热的技术。液冷服务器则是指将液体注入服务器,通过冷热交换为服务器散热,液冷技术的使用能够省去空调系统等机电设备,进而达到降低 PUE

国内液冷技术逐步成熟,行业前景广阔:伴随着中科曙光、华为、浪潮、联想和阿里等在液冷领域的探索,中国液冷技术发展迅速。经历了实验室阶段和样机阶段后,中国液冷技术发展与国外基本同步。据赛迪顾问的数据,乐观估计 2025 年我国液冷数据中心的市场规模将破 1200 亿元。随着互联网、金融和电信行业业务量的快速增长,上述行业对数据中心液冷的需求量将会持续加大。预计 2025 年互联网行业液冷数据中心占比将达到 24.0%,金融行业将达到 25.0%,电信行业将达到 23.0%。

数据流量增长和低功耗要求下,交换机、路由器等网路设备规格或加速升级:在“东数西算”工程全面启动、算网融合大趋势下,数据、算力、流量的快速增长对网络建设提出了更高要求。交换机和路由器等网络设备有望看到芯片制程的加速升级,以换取更高速率、更大带宽、更低时延、更低功耗,从 IDC 长期预测数据来看, 年数据中心的高速增长将主要来自 400G 和 800G 端口的网络设备。

“东数西算”工程投资规划逐步清晰,经济效益显著,有望带动数据中心建设及改造升级,通信作为算力网络的底座,产业链多个环节将重点受益。我们建议关注光模块、ICT设备、温控设备商等细分行业龙头,重点推荐光器件平台型公司天孚通信、数通光模块厂商中际旭创、新易盛;ICT 设备厂商紫光股份;建议关注温控设备商英维克。

天孚通信:公司逐步实现从元件、组件到封装的一体化布局,新产品线爬坡上量,份额有望持续提升;所处无源赛道“小而美”,无惧技术变革,有源业务精准卡位,市场稀缺性高,受益于行业分工化趋势;凭借垂直一体化布局和产地区位优势,盈利能力超越同业;伴随新一轮招工落地,新厂产能释放可期,同时激光雷达和医学检测新领域布局持续推进,打开新增长空间。预计 年归母净利润为 4.14

中际旭创:公司拥有独特的并行封装工艺、快速的产品升级能力和领先的量产能力,在数通 100G/200G/400G 产品份额领先,800G 产品有望率先出货,龙头地位稳固。前瞻布局硅光及相干等尖端技术领域,打开新的增长空间。展望 22 年,公司交付能力有望逐季提升,股权激励费用下降,中际智能资产剥离,公司轻装上阵业绩增长有望上一个台阶。预计 年归母净利润为 11.56

新易盛:公司起步于中低端模块,凭借高研发效率陆续突破电信和数通高端产品。北美大客户有望持续突破,优化客群,渠道资源优势凸显。陆续推出 400G 相干产品及新一代 400G/800G 低功耗产品,完善高端产品矩阵。产线地处成都,具备成本端的区位优势。预计 年归母净利润为 8.13 亿元、10.57 亿元和 12.51 亿元,对应同比增速 23%、30%和

紫光股份:公司为国内 ICT 设备龙头厂商,持续深耕政企市场,有望受益于行业竞争格局持续改善;运营商和海外市场持续突破,打开新增长空间;21 年末原材料和产成品增加较多,后续有望消化。受益于政企数字化转型,紫光云有望打造第二增长曲线。预计 年归母净利润为 26.98 亿元、33.27 亿元和 39.87 亿元,对应同比增速 26%、23%和 20%,对应 PE 16

英维克:在东数西算背景下,数据中心行业绿色低碳化+PUE 管控趋严有望持续推动温控设备往高端化升级;公司作为数据中心温控、储能温控等多领域细分龙头,有望不断提升市场份额,业绩进入成长快车道。

作者简介:杨丹辉,女,中国社会科学院工业经济研究所研究员(北京 100976)。

近年来,得益于国内生产消费等环节集聚的海量数据、产业部门和公共服务领域不断拓展的应用场景、数据要素的整体成本优势以及新冠肺炎疫情催生的无接触需求,中国数字经济蓬勃发展,数字技术研发、商业模式创新、核心价值实现等方面走在了世界前列,或与先进国家处在同行并跑的水平,正在快速成长为名副其实的数字经济大国。“十四五”时期,数字经济转向“深化应用、规范发展、普惠共享”的新阶段,对算力的培育配置以及相关基础设施建设运营提出了更高的要求。为此,2020年,国家发展和改革委员会发布了《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》,统筹围绕国家重大区域发展战略,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等重点区域,以及部分能源丰富、气候适宜的地区布局大数据中心国家枢纽节点,支持开展全国性算力资源调度,形成全国算力枢纽体系。《“十四五”数字经济发展规划》进一步明确了构建算力、算法、数据、应用资源协同的全国一体化大数据中心体系,部署实施“东数西算”工程的目标任务。2022年2月,国家发展和改革委员会、国家互联网信息办公室、工业和信息化部、国家能源局批复同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地设立国家算力枢纽节点,并在节点地区规划建设10个国家数据中心集群,这标志着全国一体化大数据中心体系的总体设计已经落地,“东数西算”工程正式全面启动。

“东数西算”工程作为新基建的重要组成部分,是中国面向数字时代的大国竞争,推动算力基础设施合理均衡绿色布局、促进数据要素安全存储传输和高效开发利用、实现数字经济高质量可持续发展的重大战略举措,一经推出便引起了各界的高度关注和广泛讨论。其中一些观点将其与“西气东输、西电东送、南水北调”等资源跨区域配置的重大工程相提并论,从特定资源或要素禀赋条件与供求关系出发,这些工程在立足地区差异、统筹全国发展方面有着异曲同工的战略意义和目标导向,但就数据要素的特殊属性及其价格形成机制和交易规范、算力体系的技术架构、工程对上下游产业的拉动作用以及投资、参与和受益主体而言,“东数西算”工程的建设运维显然更具多样性、复杂性和挑战性,甚至会在不同地区和实施阶段出现一些不确定性,而这也恰恰是新基建有别于传统基建的鲜明特征。

从全球趋势来看,进入数字经济时代,算力成为衡量一个国家或地区数字经济发展水平的关键指标和国家竞争力的重要体现,数字大国之间围绕着算力基础设施投入、核心算法开发、应用场景深化以及技术标准制定展开了日益激烈的竞争。随着数字经济深入发展,各国算力需求呈现爆炸式增长,2012年以来,全球算力需求翻番的周期缩短至3—4个月,大数据中心作为支撑算力的主要基础设施亟待扩容提速。为满足“更大更快更强更绿”的计算要求,全球数据中心规模扩张和建设选址出现了“近的更近、远的更远、深的更深”的新动向,基于数据细分类型的差别化存储和处理需要,微软、亚马逊、Mata等行业巨头在对现有数据中心进行整合扩容和智能化绿色化升级的同时,开始在“云+边+端”的架构下布局新型数据中心,一批“入地下海进极地向沙漠”的大型、超大型数据中心应运而生。例如,汇集了超过5000万开发者的全球最大的代码托管平台——GitHub已于2020年将代码封存到北极,计划保存期限长达1000年。对于此类归档存储需求,数据的所有者和管理者有必要在安全与成本、高效与低碳之间寻求动态平衡。

中国规划“东数西算”工程顺应了全球算力竞争及数据中心布局变化的大势,又与新发展格局下国家算力体系自主性、一体化、绿色低碳的建设发展要求高度契合。首先,安全是构建国家算力体系的首要原则。新一轮科技革命和产业变革叠加中美大国竞争以及新冠肺炎疫情、俄乌冲突等重大突发事件,对中国国家安全、产业安全和数据安全带来了严峻挑战。面对复杂多变的外部环境,数据安全更是“牵一发而动全身”。维护数据安全不仅需要强有力的技术支撑,而且要通过下好战略规划的“先手棋”做到全国“一盘棋”。从这一意义上讲,“东数西算”工程所提供的多节点数据适配、智能调度和云网协同有利于全国算力的科学配置和安全备份。当然,“东数西算”过程中数据的长距离、高频次传输对算力体系自身的安全有较高要求,这方面的保障工作既要超前谋划,同时也离不开相关领域科技企业的研发创新和资金投入。

其次,东西部地区算力和数据处理供求不均衡及成本级差是“东数西算”的客观基础。必须清醒地认识到,在规模快速扩张、整体竞争力持续增强的同时,中国数字经济发展存在核心技术创新滞后、产业链关键环节自主性不足等明显的短板弱项。另一个突出问题与全球数字化转型面临的挑战相似,当前中国各领域的数字鸿沟清晰可见,数字经济发展不平衡、不充分、不规范的矛盾凸显。《“十四五”数字经济发展规划》将数字经济界定为促进公平与效率更加统一的新经济形态,指出“数字化方式正有效打破时空阻隔,提高有限资源的普惠化水平”,意味着数字经济在引领经济社会转型的过程中,蕴含着推动不同产业、不同地区、不同社会群体之间均衡发展的新动能。总体上看,国内数据生成和市场需求集中在东部地区,随着数据处理的综合成本不断攀升,东部地区数据中心扩容及算力提升受到能源、土地、人工和环境等多种因素制约,已不再适合密集布局大型、超大型数据中心。实际上,近年来北京、上海、广东等数据中心集聚地的机架数量呈现出增速下降甚至减少的趋势,表明中国数据产出规模最大地区的算力增长不足以支撑数字经济发展的需求,也反映出国内算力基础设施已经开始向中西部转移。“东数西算”工程无疑将大大加快算力再配置的进程,从而在东西部地区之间形成平衡算力供求、优势互补的长效机制,这正是“东数西算”工程设立的出发点。据初步测算,“东数西算”工程每年投资规模将达数千亿元,对相关产业的拉动效应为1 8,大大超过“西气东输”和“南水北调”工程。然而,尽管中西部地区具备承接算力转移和新建数据中心的能源、土地、气候等区位条件,但“东数西算”能否成为推进新型基础设施互联互通、弥合区域数字鸿沟、助力中西部地区数字经济实现后发赶超的战略契机,仍引起了一些争议。由于西部地区普遍受限于产业基础薄弱、市场需求有限、应用场景单一及专业人才短缺,“东数西算”有可能会导致“算力孤岛”和数据产业“飞地”的出现,非但难以缩小数字经济发展的地区差距,反而会进一步加大数字鸿沟,甚至将中西部地区锁定在数字产业链上高耗能、低附加值的环节。这种担忧和顾虑不无道理,从不同地区存储处置的数据构成来看,东部地区的算力枢纽重点处理工业互联网、人工智能等对网络延迟有高要求的数据,而中西部的算力则主要投放到离线数据业务,包括后台存储、日志分析、医疗影像、诊疗记录、病例档案、网络直播带货视频等,其中相当一部分数据属于“冷数据”,具有归档周期长、存储量大、价格敏感度高等特征,决定了西部算力枢纽地区通过对此类数据进行深加工,创造市场价值、延展数字产业链并非易事。即便如此,“东数西算”的辐射带动作用在很大程度上取决于地方政府如何认识和把握这一重大工程的战略机遇。在这方面,贵阳其实已经提供了可供借鉴的范例。数字经济时代到来之际,无产业基础、缺应用场景、少头部企业的贵阳对数字经济及其深远影响做出了科学的前瞻性预判,从“东数西存”做起,逐步向“东数西算”延伸,再到积极探索“东数西用”的升级方向和路径,贵阳号准了新经济的脉搏,“无中生有”地发展数字经济,激活了当地独特的气候地理优势,为“两山理论”实践贡献了数字化绿色化互促共进、融合发展的贵阳经验。深入实施“东数西算”工程,将促使原本存放在东部数据中心的企业、政府、机构数据回迁,并为中西部枢纽地区带来开展数据中心配套业务的市场机会。因此,要鼓励地方政府创新数字经济发展思路,开发彰显地方特色的智慧城市方案,提供多样化、性价比高的政务云和企业云服务,培育形成差别化的数字产业生态。

再次,“东数西算”有利于数字经济绿色可持续发展。数字化和绿色化是新一轮科技革命和产业变革两条相交的主线。然而,在现行技术路线下,一些数字经济相关产业或产业链部分环节却出现了能耗高企的现象。随着数字经济规模扩大,在运用数字技术精准识别传统产业减排堵点、助推绿色低碳转型的同时,智能硬件制造以及数字基础设施运营等新兴领域的碳排放增加较快。中国社会科学院工业经济研究所近期一项研究测算了数字经济碳排放总量及变化趋势。结果显示,中国数字经济产生的碳排放量占碳排放总量的比重由2008年的0.80%快速上升到2020年的6.31%,预计到2030年,数字经济碳排放占比将达到11.63%,成为中国碳排放的主要来源之一,这表明现阶段数字经济仍延续了外延扩张型的发展方式,尚未充分展现出绿色低碳的特质。目前,政府和公众对数字经济等新兴领域的碳排放普遍持更为包容的态度,致使数字经济节能减排投入不足,企业主动减排意愿不强,技术减排路径不明晰,监管不到位,倒逼机制缺失,其中,较为典型的便是数据中心的耗电和排放问题。由于服务器不间断运行,且数据中心需借助空调等设备实时制冷以维持可靠运转,加之互联网数据中心(IDC)领域的工程技术人员往往具有很强的安全偏好,对于数据中心运行的节能和碳排放不够重视,导致数据中心用电量居高不下。根据《2019—2020年中国IDC产业发展研究报告》,预计到2025年,全国数据中心耗电量将占到社会总用电量的4.05%,是2018年的两倍。电费支出作为数据中心运营成本的“大头”,约占总成本的70%,数据中心迫切需要减少电力消耗,控制成本支出,而电力消耗产生的碳排放更不容忽视。2008—2020年,新型数字基础设施的碳排放由2577.51万吨猛增至23945.01万吨,数据中心减排降耗势在必行。“十三五”后期,国家鼓励绿色数据中心建设的政策措施相继落地,数据中心的“智冷”技术趋于成熟,国内数据中心的PUE(Power Effectiveness)水平有了显著改善,但大型数据中心节能减排尚有较大空间。为此,《“十四五”数字经济发展规划》强调,应遵循绿色、低碳、集约、高效的原则,持续推进绿色数字中心建设,加快数据中心节能改造,不断提升数据中心可再生能源利用水平。工业和信息化部等主管部门也连续发布了绿色数据中心的评定结果,引导数据中心节能减排形成示范效应。总体而言,西部地区的算力枢纽不仅传统能源供给充足,价格优势明显,而且水能、风能、太阳能等清洁能源的资源条件好,开发利用已成规模,“东数西算”一方面能够有效降低数据存储处置的综合成本,另一方面有助于新能源的就地消纳,优化能源结构,推动数字经济领域实现双碳目标。需要强调的是,中西部地区能源及其价格优势是布局全国一体化大数据中心的重要依据,但能源结构及供给格局不是一成不变的,而在现行体制机制下,西部地区发挥电力价格优势受诸多限制,因此,要警惕个别地区打着维护国家数据中心集群运行、保障一体化算力体系的旗号,在双控目标落实和双控任务分解中要求特殊待遇,这显然背离了“东数西算”工程设立的初衷。

最后,“东数西算”工程投资、建设、运营、使用涉及政府部门、机构和各类市场主体以及不同类型的数据。应该看到,国内互联网、云服务、人工智能等数字经济的领军企业有很大一部分是民营企业。近年来,这些企业实际上已经开始布局“东数西算”,相继在贵阳、乌兰察布、中卫等中西部枢纽节点城市投资建设了一批大型数据中心,对平衡算力供求、降低算力利用成本、促进数字经济区域协同发展发挥了积极作用。在“东数西算”工程实施过程中,要合理合法界定数据基础设施及其收益的所有权,将市场主体的自主投资统筹纳入工程规划,充分动员各类主体的技术和资金能力,与政府、资本市场形成良性互动,共同打造具备世界竞争力的高水平一体化国家算力体系,做大做强做优数字经济,为推动中国由数字大国加快迈向数字强国筑基赋能。

本文选自《区域经济评论》2022年第3期(整理 平萍)

  今年2月,国家发展改革委等部门联合印发文件,同意八地启动建设国家算力枢纽节点,拉开了“东数西算”工程的帷幕。

  之所以叫“东数西算”,因为八大国家算力枢纽节点中,除京津冀、长三角、大湾区三个外,其余都设在西部地区。

  有媒体将“东数西算”工程比作数字经济时代的“南水北调”“西气东送”,这也不无道理。

  众所周知,数据中心被称为“不冒烟的钢厂”,电力成本占其运营成本的绝对“大头”,一个超大型数据中心每年耗电量近亿千瓦时。东部地区由于产业、市场、技术、人才等方面具有优势,对算力的需求较高,但新建数据中心则存在较大能耗指标压力、成本压力;西部地区则能源丰富、气候适宜、电力成本较低,近年也规划建设了不少大型数据中心,但也面临远离算力市场、算力使用率不高等困境。

  此时,“东数西算”的出现,无疑是“破题”的抓手。

  短期看,“东数西算”不但能够在一定程度上缓解东部捉襟见肘的资源压力,也能够让西部更好地承接东部算力外溢的需求,从而实现数据要素价值的最大化。长期看,则对整个西部地区的发展起到重要的拉动作用,还有助于提升国家整体算力水平,促进经济社会的绿色转型。

  国家公布首批八个国家算力枢纽节点和十个国家数据中心集群,福建不在其中。

  “缺席”是否意味着无法作为?

  在“东数西算”战略浮出水面的第一时间,记者将这一问题抛给了数位省内数字经济从业者或专家。通过交流,浮出的答案却如出一辙——机遇大于挑战!

  信心,首先来自福建较好的基础。

  2000年,时任福建省省长习近平提出“数字福建”的战略决策,自此,福建大规模推进信息化建设,在电子政务、数字经济、社会体验、智慧社会等方面率先探索。

  20多年来,福建牢记嘱托、一以贯之推进,数字福建建设已融入经济、政治、文化、社会、生态等各个方面。

  在数据中心建设方面,2008年福建就已起步。当年,福建省超级计算中心(一期)启动建设,之后经升级扩容,目前计算能力可达200万亿次/秒。2017年9月,福建省电子信息集团在长乐滨海新城投资建设福建省超级计算中心(二期),算力提升到3000万亿次/秒(3P)。

  厦门市于2010年12月开始启动厦门超算中心建设,一期工程主要依托美亚柏科公司开展建设和运营,计算峰值超200万亿次/秒。2020年3月,由神州数码公司建设和运营的厦门鲲鹏超算中心在厦门落地,该中心采用以鲲鹏920芯片为核心的鲲鹏架构超算平台,算力同样达到3000万亿次/秒。

  此外,省内高校基于自身科研需求,也陆续开展超算平台建设;泉州、莆田、南平等地均在规划启动超算中心建设项目。

  尽管,从全国范围来看,我省以超算中心为代表的数据中心建设起步较早,在气象、生态、海洋、科研、新材料等领域具有较广泛应用基础,但当前我省的数据中心建设仍不够快。(本报2021年9月24日经济版曾以《超算,算出发展超级“马力”》为题进行过报道。)

  业内人士认为,国家“东数西算”战略的推出,对福建而言是十分及时的。尤其是国家战略中的内核价值观,对福建现有的数据中心在弥补短板、发展提升等方面带来的启示尤为珍贵。

  关于“东数西算”,最简单的理解便是把东部地区的数据拿到西部去处理运算。但其内核,又远不是字面看到的那么简单。

  当前,各地、各行业的数据中心互不联通,出现了“数据中心孤岛”“云孤岛”等苗头;同时,无论是提高算力服务水平,还是减少数据绕转时延、降低长途传输费用,都需要协同,而这方面显然还不足。

  集约化成为国家布局“东数西算”的最重要初衷之一。

  回看我省,数据中心建设也面临相似现状。

  除省级层面,福建省超算中心(平台)的建设总体还处于各自规划、多头建设的阶段,导致资源分散;各超算中心(平台)之间无法协同,算力共享难。

  例如,各高校科研单位超算需求相对明确,但各自建设的数据中心规模较小,无法满足大型计算需求。福州、厦门两地目前虽各自建设了超算中心,但算力总规模与先进省份相比还有差距。

  业内人士认为,在“东数西算”战略下,国内大中型算力(超算)中心正向互联互通、统一运营管理的方向发展。福建要发展,也必须走强化各算力平台间协同、增强算力平台整体性能的道路。

  另一方面,重建设、轻应用,是不少中西部地区数据中心普遍面临的难题,这亦是催生“东数西算”的直接原因。而地处东南沿海的福建却有着同样困境。

  供需对接不足、产业生态不健全是福建省超算中心普遍面临的问题。通俗点说,就是当前福建省超算面临的最大问题并非算力不够,而是算力利用率不够。

  通过深入了解,记者发现,福建省内企业对使用超算解决研发难题的认知不足固然是原因之一,但更多原因出自深层次。

  在福建省,对超算应用有需求的行业主要集中在海洋、生态以及动漫设计、生物医药、汽车制造和工业设计等方面。但对于这些行业,尤其是一些新兴行业,超算并非有了数据就能算,还需要专业技术服务能力与业务协同培育和推动。

  而在规划和建设阶段,福建省往往过多关注硬件体系和算力指标,对应用软件、数据基础、计算模型等发挥算力效益所必需的关键要素投入有限;同时,还缺乏能将算力资源、人才资源和业务需求实现有效对接的供需对接平台,各行业应用相对分散,各应用软件也未建立共享机制,这都导致了超算应用处于较低水平。

  专家表示,当前,在国家着力解决东西部算力“冷热不均、供需错配”的背景下,福建也应该统一筹划建设数据中心。

  综合省内专家建议,福建可在进一步深入调研的基础上,引进国内成熟的智算中心运营模式,推动建设福建省算力资源一体化公共服务平台,纳管省内各算力平台资源,实现统一调度、统筹管理,实现全省算力、数据、算法模型、计算软件、各类应用及超算人才等的共享,实现超算应用需求与超算服务生态有效对接与协同。同时,在数字经济、海洋经济、绿色经济等重点布局的领域,围绕重点科研应用、产学研项目,通过专项支持、揭榜挂帅等多种形式,推动一批产学研用的超算典型示范应用。

  在国家实施“东数西算”工程的背景下,另一个疑问接踵而至——既然国家鼓励“东部数据”到“西部计算”,那么地处东部的福建建设数据中心还有意义吗?

  答案自然是肯定的!

  按照“东数西算”整体布局,后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求可率先向西部转移;对网络和低时延要求较高的业务,如工业互联网、灾害预警、远程医疗、人工智能等可在东部枢纽布局。

  对福建而言,这正是机遇所在。

  去年,福建省数字经济增加值达2.3万亿元,这是个不小的数字。随着两化融合的推进,工业互联网的发展,以及人工智能、物联网等产业应用的增多,本省产业的算力需求也会逐渐增大。如,近期,福建省超算中心正积极与宁德时代公司沟通,计划在新材料设计、高通量计算等方面开展深入合作,开展超算赋能实体产业的示范应用,这就是一个好的开端。

  另一方面,“东数西算”工程的实施,也意味着要站在全国“一盘棋”的角度,推动不同地区的算力和数据协同,合力打通“堵点”、破解“痛点”、解决“难点”。承接长三角、珠三角地区外溢的实时性算力需求,在锂电新能源、生物医药等福建省重点发展的产业积极构建算力生态体系,福建也大有可为。

  实施“东数西算”工程,除推动数据中心合理布局、优化供需外,在业内看来,更重要的价值在于改变目前数据中心无序发展、低水平发展的现状。今年全国两会上,不少代表、委员提出,部署更多国家算力枢纽节点,将更多地区和数据中心纳入国家算力网络体系中。相信福建只要找准定位,用好政府和市场“两只手”,在经济社会的绿色转型中实现数据赋能的最大化,更好融入国家算力网络体系将指日可待。(记者 林侃)

数字福建云计算数据中心入选国家典型案例

  日前,工信部发布2021年国家新型数据中心典型案例名单,数字福建云计算数据中心入围,成为我省唯一进入这份“榜单”的数据中心。

  新型数据中心是以支撑经济社会数字转型、智能升级、融合创新为导向,以5G、工业互联网、云计算、人工智能等应用需求为牵引,汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用的新型基础设施,具有高技术、高算力、高能效、高安全的特征。

  数字福建云计算数据中心于2017年投入运营,中心按照国际T4等级设计建造,规划近5000个机柜,可容纳4万台服务器。该中心综合运用自动化、智能化的管理手段,着力提升数据中心运行电能利用效率和可再生资源利用率,作为少有的地处湿热南方区域的数据中心入选2020年度国家绿色数据中心。目前,该中心的福建省超算中心(二期)、福建省人工智能公共服务平台可提供不小于3000万亿次/秒浮点计算能力及10.4万张/秒人脸图片检测处理能力,助力数字福建云计算数据中心以“算力赋能”类别入选了2021年度国家新型数据中心名单,成为全国为数不多的“双中心”。

  据了解,中心运营方福建省数字福建云计算运营有限公司正启动建设福建省超算中心(三期),建成后可提供1.3亿亿次/秒的计算能力,将助力我省进一步融入全国一体化大数据中心协同创新体系,成为国家算力网络的重要组成部分。(记者  林侃)

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