發一條朋友圈需要多少電?
手機的電量幾乎可以忽略不計。實際上,從你拇指點擊發送的瞬間起,那些花哨的圖文就以樸素的二進制編碼,迅速傳輸到了某個數據中心閃著藍光的巨型機架里。層層堆疊的服務器和網絡設備24小時不停全年無歇,你發朋友圈的電量,基本都用在了這里。
2018年,全國的數據中心“吃”掉了1608.89億千瓦時的電量,占當年全社會用電量的2.35%,比整個上海市的用電量還要多。截至2019年,數據中心用電量連續8年以超過12%的速度增長。
據國網能源研究院有限公司預測,今年我國數據中心整體用電量將突破2000億千瓦時,占全社會用電量的比重升至2.7%;到2030年用電量將突破4000億千瓦時,占全社會用電量的比重將升至3.7%。
“數字新基建”的東風來了。從數據中心用電量看數字產業發展,三件事顯而易見:用能方式在調整、經濟結構在優化、新的動能在聚集。
電量用在了哪里?
很簡單,數據中心里的大量主機與服務器、供配電系統高強度不間歇運轉,產生了大量新增用電需求。但另一個重要卻很有隱蔽性的原因是制冷。
就像電腦用久了會發燙,數據中心千億級別的芯片一起“開工”,大量廢熱同時排放,其發燙程度遠高于普通電腦。為了保證每臺服務器都在適宜的溫度、濕度下工作,數據中心必須配置冷水機組、冷卻塔等大型制冷系統,以快速吸入熱空氣、排出冷空氣,保障服務器正常運轉。
統計數據分析,制冷帶來的用電量占數據中心整體用電量的40%左右,而電費又是數據中心運營成本的大頭。因此,互聯網巨頭們絞盡腦汁,不斷尋找更適合數據中心生存的天然“冰箱”。例如,微軟將數據中心“埋”在了加利福尼亞海岸約9米深的海底和蘇格蘭奧克尼群島水下,臉書(facebook)的數據中心建在了北極圈以南100千米處的瑞典呂勒奧鎮。
當然,對大多數企業來講,這些特殊案例并不具備復制性和推廣性。把目光轉回來,實際上,我國大部分數據中心都選擇在氣候更涼爽、能源資源更豐富的西部地區“扎堆”出現。
中國移動、中國聯通、中國電信及亞馬遜、奇虎360,均在寧夏中衛設立了數據中心。新疆克拉瑪依、昌吉和阿克蘇地區,聚集了大批云計算和大數據中心。甘肅移動第二大數據中心項目于去年夏天開建。繼2017年中國南方數據中心在貴州建立后,去年3月,蘋果(烏蘭察布)數據中心項目開工。此外,華為、阿里、騰訊和谷歌、英特爾、微軟都紛紛選擇讓數據中心落戶貴州、內蒙古。
河北張家口正在建設“中國數壩”。在2019年中國國際數字經濟博覽會的中國數壩·張家口專場對接會中,張家口共有12個數字產業合作項目簽約,總金額達587.5億元。今年,張家口將形成投資過千億元、服務器規模達150萬臺的大數據產業集群。
一份來自華北電力大學的報告顯示, 2023年我國數據中心總用電量將達到2667.92億千瓦時,2019年至2023年5年的年均增長率將達10.64%。這一數字,高于多數傳統行業用電增速并領跑新動能行業用電增速。這毫無疑問是電力需求新的增長點。
“放大鏡”里看變化
透過數據中心用電量這個放大鏡,可以清晰地看到數字經濟的全面提速和經濟結構的轉型升級。
據國家能源局發布的數據,7月份我國全社會用電量6824億千瓦時,同比增長2.3%。其中,第三產業用電量1164億千瓦時,同比增長5.3%。
上半年,依托大數據、云計算、物聯網等新技術的服務業發展勢頭強勁,信息傳輸、軟件和信息技術服務業用電量增長了27.7%,其中互聯網數據服務業用電量同比激增71.6%。
技術密集型的新興產業用電量曲線持續上揚,是早就出現的趨勢,也仍是正在發生的現實。整體來看,拉動全社會用電量增長的主動力不再是傳統的高耗能產業,經濟結構正在發生變化,新舊動能加速轉換。
分地區看,7月份,東、中、西部和東北地區全社會用電量增速分別為2%、-4.1%、7.8%和2.4%,西部地區一騎絕塵,遙遙領先。上半年,西部12省份用電量合計同比增長2.9%,高出全國平均水平4.2個百分點。
新疆的數據很能說明問題。上半年,新疆電網售電量639億千瓦時,同比增長7.26%。從用電量統計口徑數據看,新疆全行業用電量達578億千瓦時,同比增長5.5%。對比產業用電數據,占全行業用電65.1%的第二產業,用電量同比下降了7.8%;反觀占全行業用電量僅33%的第三產業,用電量同比增長43%。值得注意的是,大數據和“云”相關科技企業上半年用電量達65億千瓦時,同比增長了200%。1~7月份,信息傳輸、軟件和信息技術服務業貢獻了172.33%的增長率,成為支撐新疆電量迅猛增長的“大功臣”。
“近年來,我國分地區用電量增速總體上呈現‘西高東低’的特點,這與數據中心密集布局西部地區有著重要關系。目前看來這一態勢還將繼續。”國網能源院有關專家表示,尤其是在今年的疫情防控中,大數據技術被廣泛用于追蹤感染者人群接觸史、鎖定感染源及密切接觸人群。與此同時,在線醫療、遠程教育、云會議、云辦公盛行,疫情直接倒逼數字技術應用和數字經濟加速發展,也讓更多人看到了大數據的價值和潛能。
反過來,以數據中心為代表的新興產業蓬勃發展,也在國際環境不確定因素增加的當下,為暢通我國經濟內循環、推動實現高質量發展注入了強勁動能。騰訊公司副總裁、騰訊云總裁邱躍鵬公開表示,“新基建”讓實體經濟在應對疫情影響時更有韌性,將成為后疫情時代經濟社會發展的重要推動力。
要“吃”得更健康
2019年2月,工信部、國家機關事務管理局、國家能源局發布《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》,提出了到2022年數據中心清潔能源應用比例大幅提升的要求。
“數據中心長年累月不間斷運行,它的負荷曲線不存在明顯的峰谷波動,更接近于一條直線。”國家電網公司電力調度控制中心專業人士說。
如何理解這條“直線”?國網能源院經濟與能源供需研究所專家唐偉告訴記者,這是一系列虛擬技術的綜合結果,比如負載平衡技術。“數據中心非常聰明,一些非實時的任務可以自行延遲處理。同一云服務商下分布各地的數據中心之間,還能友好地互相分擔工作,保證了負載的基本平衡。”唐偉說,“數據中心工作負載在時空上的靈活性,反映在用電方面就是負荷相對平穩可控,也就是大家看得到的那條平穩直線。”
數據中心用電的平穩、可控性讓它們能很好地配合清潔能源資源分布的地域特征,更好地消納清潔電能。華北電力大學經濟與管理學院教授張素芳說:“清潔能源多分布在西部地區,數字產業多布局在東中部負荷中心。東中部的數據處理任務轉移到西部進行,既平衡了負荷,增加了當地清潔能源消納,實際上也省下了電力外送通道空間。”她與華北電力大學電氣與電子工程學院教授王鵬共同撰文闡釋:“如果對東部一個3萬千瓦數據中心的電力負荷進行時空調控,將其三分之一的批處理負載轉移至西部數據中心處理,就可在西部地區可再生能源富余時段為其騰出1萬千瓦的‘西電東送’通道容量。”
當前,寧夏、內蒙古等地開展了可再生能源市場化交易,在促進本地消納的同時降低客戶用電成本。河北、貴州等地已有部分數據中心實現或計劃實現100%使用清潔能源供電。
5月,青海海南州大數據產業園一期投運。產業園選址于此,看中的正是這里豐富的清潔能源資源。100多千米外的西寧南川工業園區,青海三江源國家大數據中心在7月青海連續31天全部以清潔能源供電期間,共“吃”掉了約60萬千瓦時的清潔電。
今年,政府工作報告首提“兩新一重”,數據中心被中共中央政治局會議、中央經濟工作會議多次“點名”,數字產業走上了更加重要的位置。各種政策加持下,互聯網“大廠”迫不及待站上“數字新基建”風口:阿里3年投入2000億元、騰訊5年投入5000億元大規模建設數據中心,百度將云服務器規模擴容至500萬臺,總投入超過3000億元……僅百度、阿里巴巴、騰訊三家就砸出了萬億規模的市場——數字經濟增長和大數據產業蓬勃發展,是當下各種不確定性中最大的“確定”。
“瓦特”與“比特”碰撞,共贏局面打開:“大廠”積極入局,追逐市場兵家必爭之地;電網開拓藍海,為數字化轉型開辟更多想象空間。從更大范圍看,我國經濟結構持續優化升級,數字經濟為各行各業注入智慧與動能,意在塑造高質量發展、科技感十足的未來。