智研精品報告

2019-2025年中國數據中心用電需求規(guī)模及占全社會用電量比值預測[圖]

管小紅 2019-12-16 05:59 來源：智研咨詢

1、數據中心能耗效率偏低，與先進水平有較大差距

數據中心由計算機機房和支持空間組成，是電子信息的儲存、加工和流轉中心。數據中心包括互聯(lián)網數據中心（IDC），企業(yè)級數據中心（EDC），國家超級計算中心（NSC），以及邊緣網絡數據中心。IDC主要為互聯(lián)網企業(yè)、電商以及各類網站客戶提供大規(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)的數據中心，由企業(yè)建設并服務于企業(yè)的自身業(yè)務，為企業(yè)提供數據處理、數據訪問等信息業(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。邊緣網絡中心在地理位置上靠近客戶，目的是降低延遲，減少網絡擁塞，一般作為用戶和中央數據中心之間的數據聚合和內容緩存點。

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

大型數據中心耗電量巨大，單個數據中心年用電量可達1億千瓦時。據中國移動數據顯示，2014年上海移動NQ數據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{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，功耗則可以降到4,500千瓦。由此計算上海移動NQ數據中心總體功率超過1萬千瓦，年耗電量可達1億千瓦時。

數據中心能耗組成

數據來源：公開資料整理

數據中心IT設備能耗來源

數據來源：公開資料整理

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

中國在用數據中心以中小型為主,但在建以大型數據中心為主。工信部對數據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，中國在用數據中心數量為1,641個，中小型數據中心標準機架數量占比為60%，從標準機架數量和數據中心數量來看，中國目前在用數據中心仍以中小型數據中心為主。但從在建情況看，截至2016年底，在建數據中心中，大型及超大型數據中心標準機架數量占比為85%。

隨著在建大型及超大型數據中心逐步投運，國內數據中心整體PUE或將降低。中小型數據中心PUE普遍高于大型、超大型數據中心，其原因主要是大型及超大型數據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。對照美國數據中心PUE及耗電量的趨勢，長期來看，隨著數據中心大型化，中國數據中心能耗增長率將下降并趨于穩(wěn)定。

數據中心分類標準及規(guī)?，F(xiàn)狀（截止2016年底）

-	按標準架換算的規(guī)模分類	在用個數	在建個數	在用標準機架規(guī)模（萬架）	占比	在建標準機架規(guī)模（萬架）	占比
超大型	大于10,000	16	40	14.1	11.3%	49.6	39.7%
大型	3,000-10,000	109	131	35.2	28.3%	56.2	45.0%
中小型	小于3,000	1,516	266	75.1	60.4%	19.2	15.4%
總數	-	1,641	437	124.4	-	125	-

數據來源：公開資料整理

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

2、數據中心需求推動增長，帶動年耗電量穩(wěn)步提升

我國移動互聯(lián)網高速發(fā)展，最近三年接入流量增長率均高于100%，數據及流量的增長是數據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，互聯(lián)網數據中心建設量將保持較快增速，中國數據中心仍處在高速發(fā)展期。

數據中心的快速發(fā)展推動其用電量增速維持高位， 2012~2016年中國數據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)網接入流量及增速

數據來源：公開資料整理

2007~2018年中國IDC市場規(guī)模及增速

數據來源：公開資料整理

雖然長期來看能效提升將推動數據中心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)刺激數據量的增長，進而推動數據中心耗電量增長，因此預計未來數據中心耗電量仍能維持雙位數增速。工信部計劃2022年數據中心PUE基本達到國際先進水平，因此假設數據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年國內數據中心年耗電量約為2,045億千瓦時，占全社會用電量的2.7%，2025年數據中心年耗電量約為3950億千瓦時，占全社會用電量的4.1%。

2018~2025年中國數據中心耗電量及增速預測