近幾年，全球數(shù)據(jù)總量爆發(fā)式增長，中國數(shù)據(jù)增量年均增速超過30%，數(shù)據(jù)中心規(guī)模從2015年的124萬家增長到2020年的500萬家；新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，數(shù)字便民惠民能力大幅提升，中國已成為全球大數(shù)據(jù)應(yīng)用最為活躍、最具潛力、環(huán)境最優(yōu)的國家之一。
為進一步強化全國一體化大數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌布局，加快推進國家算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，2021年5月26日，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)《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》（以下稱：《方案》），明確提出布局全國算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，啟動實施“東數(shù)西算”工程，構(gòu)建國家算力網(wǎng)絡(luò)體系。2021年5月，本人出席在貴陽舉行的2021中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式，見證了“全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點建設(shè)”的啟動儀式。
所謂“東西算”，是指通過構(gòu)建類似于“西氣東輸”的“信息通道”，把東部的數(shù)據(jù)“輸送”到西部進行存儲和計算，在西部建立國家算力樞紐節(jié)點，改善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不平衡的布局，發(fā)揮數(shù)據(jù)資本化的最優(yōu)價值。以下就我國實施“東數(shù)西算”工程的戰(zhàn)略布局作簡要分析。
一、我國數(shù)據(jù)中心的布局存在供需失衡
傳統(tǒng)上，我國通信網(wǎng)絡(luò)主要圍繞人口聚集程度進行建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點普遍集中于北上廣等一線城市。數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)依賴性強，隨之集中于城市部署。
中國數(shù)據(jù)中心的布局存在一定的供需失衡問題，東部地區(qū)應(yīng)用需求大，但能耗指標(biāo)緊張、電力成本高，大規(guī)模發(fā)展數(shù)據(jù)中心難度和局限性大；一些西部地區(qū)可再生能源豐富，氣候適宜，但存在網(wǎng)絡(luò)帶寬小、跨省數(shù)據(jù)傳輸費用高等問題。
筆者2016年曾在《人民郵電報》發(fā)文指出，目前的所謂“大數(shù)據(jù)中心”已經(jīng)背離了“云計算”的本質(zhì)，且重復(fù)建設(shè)和資源浪費現(xiàn)象極其嚴(yán)重。國內(nèi)很多地方，一提到“云”，就是規(guī)劃大量的建設(shè)用地，建設(shè)超大規(guī)模的大數(shù)據(jù)中心或園區(qū)，動輒就是幾十億的投資和上百萬新增服務(wù)器，存在著很大的盲目性。
筆者曾給國家相關(guān)部門建議，國家應(yīng)注重大數(shù)據(jù)中心布局的頂層設(shè)計，組織專家團隊進行市場需求的調(diào)研，對未來市場需求做到準(zhǔn)確把握，積極統(tǒng)籌數(shù)據(jù)中心的科學(xué)布局規(guī)劃工作，保證在滿足市場有效需求前提下，從供給側(cè)發(fā)力進行有效引導(dǎo)、合理控制各地數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模，避免盲目跟風(fēng)、一哄而上。筆者認為，云計算的核心是數(shù)據(jù)，本質(zhì)是軟件和算力服務(wù)，而不僅僅是硬件和數(shù)據(jù)中心，云計算絕不等同于遍地建設(shè)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)應(yīng)當(dāng)向西部傾斜。
近年來，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模快速擴張，對土地供應(yīng)、能源保障、氣候條件等提出了更高要求，現(xiàn)有城市資源，特別是東部一線城市資源，已難以滿足持續(xù)發(fā)展要求，必須盡快轉(zhuǎn)變以網(wǎng)為中心的發(fā)展模式，圍繞數(shù)據(jù)中心重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)格局。
二、重構(gòu)全國算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點
“東數(shù)西算”工程啟動后，將在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝，以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏建設(shè)全國算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點。通過國家樞紐節(jié)點布局，優(yōu)化我國東部地區(qū)算力資源緊張、西部地區(qū)算力需求不足的不平衡狀況，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向西部資源豐富地區(qū)及距離適當(dāng)?shù)囊痪€城市周邊地區(qū)集聚，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的有序發(fā)展。
全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點，是作為我國算力網(wǎng)絡(luò)的骨干連接點。通過國家樞紐節(jié)點，統(tǒng)籌規(guī)劃數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，引導(dǎo)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心適度集聚，形成數(shù)據(jù)中心集群。圍繞集群，調(diào)整優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加強水、電、能耗指標(biāo)等方面的配套保障。在集群和集群之間，建立高速數(shù)據(jù)中心直聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實施“東數(shù)西算”工程，支撐大規(guī)模算力調(diào)度，構(gòu)建形成以數(shù)據(jù)流為導(dǎo)向的新型算力網(wǎng)絡(luò)格局。
對于京津冀、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，重點統(tǒng)籌好城市內(nèi)部和周邊區(qū)域的數(shù)據(jù)中心布局，實現(xiàn)大規(guī)模算力部署與土地、用能、水、電等資源的協(xié)調(diào)可持續(xù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心供給結(jié)構(gòu)，擴展算力增長空間，滿足重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略實施需要。
對于貴州、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，重點提升算力服務(wù)品質(zhì)和利用效率，充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，夯實網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)保障，積極承接全國范圍需后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求，打造面向全國的非實時性算力保障基地。
根據(jù)《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》，大型和超大型數(shù)據(jù)中心原則上將布局到可再生能源等資源相對豐富的區(qū)域，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、能源等資源保障。
三、國家樞紐節(jié)點的建設(shè)思路和重點
國家樞紐節(jié)點建設(shè)的總體思路是“統(tǒng)籌布局、完善標(biāo)準(zhǔn)、一體化實施”。
（一）要做好統(tǒng)籌布局
主要從兩個方面進行統(tǒng)籌：一是統(tǒng)籌國家樞紐節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)、能源、算力、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等一體化布局和設(shè)計，在可再生能源豐富和氣候、地質(zhì)等條件適宜的區(qū)域，建設(shè)數(shù)據(jù)中心集群，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色、集約、高效發(fā)展；二是將規(guī)模適中、對網(wǎng)絡(luò)實時性要求極高的邊緣數(shù)據(jù)中心，在城市城區(qū)內(nèi)部合理規(guī)劃布局。城市內(nèi)部原則上不再大規(guī)模發(fā)展數(shù)據(jù)中心，同時要加強對已有數(shù)據(jù)中心的改造升級，提升其算力效能。
（二）完善標(biāo)準(zhǔn)制度
明確數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)規(guī)模、節(jié)能水平、能耗管理、上架率等方面的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。對于服務(wù)金融交易、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)時延要求極高的數(shù)據(jù)中心，允許在城市內(nèi)部發(fā)展；對于服務(wù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能推理等領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)時延要求相對較高的數(shù)據(jù)中心，鼓勵在數(shù)據(jù)中心集群發(fā)展；對于服務(wù)后臺加工、存儲災(zāi)備等，網(wǎng)絡(luò)時延要求不高的數(shù)據(jù)中心，要優(yōu)先向貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏節(jié)點轉(zhuǎn)移。
（三）實施五個一體化推進行動
1.要網(wǎng)絡(luò)一體化，圍繞集群建設(shè)數(shù)據(jù)中心直連網(wǎng)，建立合理網(wǎng)絡(luò)結(jié)算機制，增大網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高傳輸速度，降低傳輸費用。圍繞集群穩(wěn)妥有序推進新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點建設(shè)。
2.要能源一體化，圍繞集群配套可再生能源電站，擴大可再生能源市場化交易范圍。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。集中保障數(shù)據(jù)中心用地和用水資源。
3.要算力一體化。在集群和城區(qū)內(nèi)部的兩級算力布局下，推動各行業(yè)數(shù)據(jù)中心加強一體化聯(lián)通調(diào)度，促進多云之間、云和數(shù)據(jù)中心之間、云和網(wǎng)絡(luò)之間的資源聯(lián)動，構(gòu)建算力服務(wù)資源池。
4.要數(shù)據(jù)一體化，建設(shè)數(shù)據(jù)共享開放、政企數(shù)據(jù)融合應(yīng)用等數(shù)據(jù)流通共性設(shè)施平臺。試驗多方安全計算、區(qū)塊鏈、隱私計算、數(shù)據(jù)沙箱等技術(shù)模式，構(gòu)建數(shù)據(jù)可信流通環(huán)境。
5.要應(yīng)用一體化，開展一體化城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，選擇公共衛(wèi)生、自然災(zāi)害、市場監(jiān)管等突發(fā)應(yīng)急場景，試驗開展“數(shù)據(jù)靶場”建設(shè)，探索不同應(yīng)急狀態(tài)下的數(shù)據(jù)利用規(guī)則和協(xié)同機制。
四、加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)
數(shù)據(jù)中心都是不折不扣的“耗能大戶”，需要設(shè)置大量的服務(wù)器和路由器。為了冷卻這些產(chǎn)生熱量的設(shè)備，還需要配備空調(diào)、風(fēng)扇等散熱設(shè)備。這都需要消耗龐大的電力，使得電力成本成為數(shù)據(jù)中心的主要成本。目前，我國數(shù)據(jù)中心的年用電量已占到全社會用電的2%，而數(shù)據(jù)總量還在快速增長。為確保實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)，需要進一步挖掘節(jié)能減排潛力。
評價數(shù)據(jù)中心能耗的指標(biāo)PUE值（Power Usage Effectiveness的簡寫）這是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比值。PUE = 數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗，其中數(shù)據(jù)中心總能耗包括IT設(shè)備能耗和制冷、配電等系統(tǒng)的能耗，其值大于1，越接近1表明非IT設(shè)備耗能越少，即能效水平越好。比如貴州華為數(shù)據(jù)中心的平均PUE值在1.4以下，基本達到國際先進水平。
目前，各國都在尋求應(yīng)對數(shù)據(jù)中心巨大能耗的方法，如美國科技巨頭微軟就提出了“水下數(shù)據(jù)中心”實驗，嘗試把服務(wù)器放入特殊容器安置在水下，減少散熱的需求；日本富士通則計劃在2023年3月之前，把數(shù)據(jù)中心的電力消耗改為可再生能源。
中國中西部地區(qū)的可再生能源等資源較為豐富，一些地區(qū)在地理條件影響下，氣候也更為涼爽，這樣的條件就很適合建設(shè)數(shù)據(jù)中心。華為、蘋果、騰訊等多家科技巨頭都將數(shù)據(jù)中心建在了貴州，得益于貴州的地理位置和氣候，當(dāng)?shù)卦S多地區(qū)常年的平均溫度都在16至20攝氏度左右，非常有利于散熱，也可以在夏天節(jié)省一部分空調(diào)費用。同時，該地海拔適中，很少受到地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害影響。
工信部在2019年1月印發(fā)的《關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》提出，到2022年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值需達到1.4以下。
五、我國低碳數(shù)據(jù)中心發(fā)展路徑
“碳中和”是一個節(jié)能減排術(shù)語，是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放，實現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。而“碳達峰”則指的是碳排放進入平臺期后，進入平穩(wěn)下降階段。
為實現(xiàn)我國2060年碳中和目標(biāo)，數(shù)據(jù)中心行業(yè)各方亟需加快研究設(shè)立碳中和數(shù)據(jù)中心目標(biāo)并付諸實踐，包括但不限于以下方面：一是堅持資源環(huán)境優(yōu)先原則，充分考慮資源環(huán)境條件提高數(shù)據(jù)中心效率；二是深化探索節(jié)能減碳技術(shù)在數(shù)據(jù)中心全生命周期建設(shè)運營中的應(yīng)用；三是在自有場所建設(shè)自然冷源、余熱回收利用或可再生能源發(fā)電等清潔能源利用系統(tǒng)；實施綠色施工，盡可能減少對環(huán)境的負面影響；四是使用綠色電力、節(jié)能產(chǎn)品，并逐步建立健全綠色供應(yīng)鏈管理制度。為了實現(xiàn)上述碳中和數(shù)據(jù)中心目標(biāo)，需要付諸以下行動：
1.積極進行技術(shù)創(chuàng)新。大力開展節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，系統(tǒng)優(yōu)化提升整體能效。大規(guī)模采用模塊化建設(shè)方式，采用先進高效的IT、網(wǎng)絡(luò)、供電制冷技術(shù)與方案，如獲得“DC-Tech創(chuàng)新先鋒”榮譽的液冷、微模塊、一體柜、高性能存儲網(wǎng)絡(luò)、低時延異構(gòu)數(shù)據(jù)中心等，提升數(shù)據(jù)中心算力算效，降低總體碳排放。鼓勵采用智能化系統(tǒng)和平臺優(yōu)化數(shù)據(jù)中心整體能效，持續(xù)降低數(shù)據(jù)中心PUE、WUE。大力開展氫能、儲能、新能源技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，積極探索優(yōu)化新的制氫方法提升效率、降低成本；推動使用氫燃料電池、鋰電池儲能等替代備用柴油發(fā)電機，將新能源與數(shù)據(jù)中心建設(shè)聯(lián)動協(xié)同，推動數(shù)據(jù)中心加快低碳發(fā)展。
2.可再生能源交易。隨著電力市場化改革的推進，市場化采購可再生能源項目試點正在加快推進。2020年，伴隨著“可再生能源電力消納保障機制”的正式考核與運行，可再生能源進入更多的省級電力市場，近期包括廣東、山東、京津冀地區(qū)在內(nèi)的地方政府已出臺相關(guān)政策。
此外，分布式和大型集中式可再生能源項目發(fā)展也正在提速。目前，分布式可再生能源以光伏發(fā)電形式為主，已經(jīng)在部分園區(qū)投產(chǎn)使用。投資建設(shè)大型集中式可再生能源項目，從長遠來看也是一種可行選擇。此外，購買綠色電力證書也是助力企業(yè)實現(xiàn)碳中和的可行的輔助選項。
3.數(shù)據(jù)中心溫室氣體核查。為響應(yīng)國家政策并更好地推動數(shù)據(jù)中心行業(yè)節(jié)能減排，中國信息通信研究院和中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界發(fā)布了首個數(shù)據(jù)中心溫室氣體核查標(biāo)準(zhǔn)——《溫室氣體排放核算與報告要求數(shù)據(jù)中心》（T/EES 0001-2021）團體標(biāo)準(zhǔn)，開展了一系列數(shù)據(jù)中心低碳等級評估評測，根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)運營所處的階段劃分為規(guī)劃類、設(shè)計類和運營類，從能源和碳利用效率CUE、碳排放強度、低碳節(jié)能技術(shù)與方案、低碳戰(zhàn)略與管理等維度進行評價，通過標(biāo)準(zhǔn)和測試工作加速推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排技術(shù)探索和管理模式創(chuàng)新，樹立綠色低碳發(fā)展示范和標(biāo)桿，助力數(shù)據(jù)中心行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
4.零碳管理披露體系。為填補我國科技企業(yè)信息披露體系的空白，并引導(dǎo)企業(yè)逐步全面詳實地披露主要能耗、碳排放等信息，中國信息通信研究院云大所設(shè)計了適用于國內(nèi)科技企業(yè)的零碳管理披露體系框架，以衡量企業(yè)在綠色低碳管理、資源的消耗、不同范圍的碳排放和社會影響等10個方面的情況，并將在雙碳公共服務(wù)平臺上展示披露上述數(shù)據(jù)的優(yōu)秀科技企業(yè)案例。一方面，各科技企業(yè)的用能和排放量數(shù)據(jù)，可以作為政府制定政策和監(jiān)管的參考依據(jù)；另一方面，管理架構(gòu)、用能和排放數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)自身更好地評估低碳節(jié)能風(fēng)險和機遇，降低碳相關(guān)經(jīng)營風(fēng)險，并對企業(yè)經(jīng)營決策進行支撐。
六、5G的“雙碳”行動任重道遠
根據(jù)GSMA報告指出，目前全球TOP10運營商的年電費總額為140億美金，若按現(xiàn)有能源設(shè)備效率，加之現(xiàn)階段全球主要依靠火力發(fā)電，以中國網(wǎng)絡(luò)耗電年總量超過500億度電為例，5G網(wǎng)絡(luò)到來后，預(yù)計中國網(wǎng)絡(luò)耗電將超過1000億度，造成年272億千克碳排放。
5G的高能耗，主要來自三方面，一是5G AAU設(shè)備天線數(shù)增多，射頻單元能耗高；二是5G主力頻段高覆蓋小，相比4G需更密的站點以滿足連續(xù)覆蓋，從而提高能耗；三是以電源設(shè)備、空調(diào)設(shè)備為代表的相應(yīng)配套設(shè)施的增多，讓5G能耗逐漸提高。
具體來看，5G單站功耗是4G單站的2.5~3.5倍，而有源天線單元的功耗增加是5G基站功耗增加的主要原因。5G部署提速，商用進程加快，進一步推進了產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能千行百業(yè)智能升級，并有望給整個社會帶來深刻變革。
盡管5G網(wǎng)絡(luò)自身的節(jié)能十分重要，但如果單從5G基站輻射、電力的消耗來衡量5G是否環(huán)保，是否能成為綠色5G并不全面。
相關(guān)數(shù)據(jù)指出，按每比特計算，5G標(biāo)準(zhǔn)比前幾代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更節(jié)能，每比特能源消耗僅為4G的十分之一。事實上，5G在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、參考信號設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)上都最大化地考慮了節(jié)能。其中，3GPP的5G規(guī)范要求5G能耗比4G減少90%，ITU要求ICT企業(yè)在2030年前將溫室氣體排放量減少45%，降功耗、降成本也是整個5G產(chǎn)業(yè)鏈的共同訴求。
可以肯定，未來5G將會滲透到社會的方方面面，促進整個行業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，必然會帶來各行業(yè)實實在在的效率提升和能耗降低。因此，5G也是提高能源效率的重要推動力，將在實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，只有當(dāng)5G使能許多其他行業(yè)以更節(jié)能的方式運行時，5G對行業(yè)轉(zhuǎn)型的影響才會真正實現(xiàn)。
作者簡介
王春暉，浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，網(wǎng)絡(luò)空間治理與數(shù)字經(jīng)濟法治（長三角）研究基地主任兼首席專家、南京郵電大學(xué)數(shù)字經(jīng)濟戰(zhàn)略與法治研究中心主任、工信部信息通信經(jīng)濟專家委員會委員、聯(lián)合國世界絲路論壇數(shù)字經(jīng)濟研究院院長、聯(lián)合國國際電聯(lián)《國際電信規(guī)則》中國工作組專家、聯(lián)合國國際貿(mào)易法律委員會中國觀察員專家團成員、中國通信學(xué)會網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略與法律委員會副主任、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會應(yīng)用創(chuàng)新工作委員副主任、中國法學(xué)會網(wǎng)絡(luò)與信息法學(xué)研究會常務(wù)理事、上海市法學(xué)會互聯(lián)網(wǎng)司法研究會副會長、江蘇省法學(xué)會大數(shù)據(jù)與人工智能法學(xué)研究會副會長、中國數(shù)字經(jīng)濟安全與發(fā)展50人論壇執(zhí)行主席。
（責(zé)任編輯 王順利）
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