區域數據中心發展路徑研究
——以山東省為例

文/蔣永建 段朝峰 王曉培 于洋 張修褀

數據是國家基礎戰略性資源和重要生產要素，隨著信息技術與經濟社會的交匯融合，迅猛增長的數據總量正對全球生產、流通、分配、消費活動以及經濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產生重要影響。數據中心是全球協作的特定設備網絡，用來在互聯網基礎設施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數據信息，和交通、網絡通訊一樣逐漸成為現代社會基礎設施的一部分。

一、發展形勢分析

伴隨著大型化、集約化的發展趨勢，全球數據中心數量逐年縮減，2017年底全球數據中心共計44.4萬個，2020年減少至42.2萬個。與此同時，全球部署機架總體呈小幅增長態勢，單機架功率快速提升，至2020年機架數已超過498萬架，服務器超過6200萬臺。政府和企業對業務的靈活性及成本的優化日益重視，其對數據和云資源日益的需求增長催生了超大規模數據中心的發展。據SRG（SynergyResearchGroup）統計顯示，2020年全球超大規模數據中心達到597個，是2015年數量的兩倍；超大規模數據中心服務器安裝量占公共云服務器安裝量的83%和公有云負載總量的86%。市場分布方面，北美地區占據了全球47.7%的市場份額，其次為亞太地區，占比為30.3%，西歐位居第三，占比15.8%。市場規模增速方面，亞太地區潛力最大，連續三年增速超過30%。發展趨勢方面，數據中心大型化、集約化、標準化、體系化發展成為國際主流，以數據中心、云服務、算力、數據流通與治理、數據應用、安全等多要素融合的一體化大數據中心體系正加快形成。

2014年3月，我國首次將“大數據”一詞寫入政府工作報告，大數據開始成為國內社會各界關注的熱點。2016年3月，我國“十三五”規劃正式提出“實施國家大數據戰略”。同年10月，習近平總書記在中共中央政治局第36次集體學習中明確提出，“以推行電子政務、建設新型智慧城市等為抓手，以數據集中和共享為途徑，建設全國一體化的國家大數據中心”。2020年12月，國家發展改革委、工業和信息化部、中央網信辦等部門聯合發布的《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意 見》（發 改 高 技〔2020〕1922號）提出，創新大數據中心體系構建，優化數據中心建設布局，推動算力資源優化、加速數據流通融合，深化大數據協同創新。2021年3月，我國“十四五”規劃提出，“加快構建全國一體化大數據中心體系，強化算力統籌智能調度，建設若干國家樞紐節點和大數據中心集群”。2021年7月，工業和信息化部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》（工信部通信〔2021〕76號）提出，“用3年時間，基本形成布局合理、技術先進、綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局”。目前，我國已基本形成以京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝地區以及貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等部分能源豐富、氣候適宜區域為主的大數據中心國家樞紐節點布局。國家樞紐節點以外的地區，將充分利用整合現有數據中心資源，加快提高存量數據中心利用率。面向區域業務需求，結合能源供給、網絡條件等實際，發展規模適中、集約綠色的數據中心，打造具有地方特色、服務本地、規模適度的算力服務體系。

二、山東省數據中心基本情況

山東省委、省政府高度重視數據中心建設，將其定位為建設數字強省的重要支撐載體，相繼出臺了《數字山東發展規劃（2018-2022年）》《關 于 山東省數字基礎設施建設的指導意見》（魯政辦字〔2020〕34號）、《山東省新基建三年行動方案（2020-2022年）》（魯政字〔2020〕228號）等政策文件。文件明確提出要加快數據中心高水平建設，推動全省大數據中心的集聚發展。

（一）硬件設施建設情況

1.布局和規模

在數量方面，據調研，截至2020年底，山東省數據中心共計131個，其中，建成103個，在建28個。濟南、青島兩地數據中心最多，均為16個；濱州14個，淄博11個，煙臺、日照各10個；其余10地市建設數據中心數量均小于10個，聊城、東營、菏澤3地數據中心數量最少，均為3個。（見圖1）

圖1 山東省各地市數據中心分布情況

在規模方面，山東省大型（3000≤機架數＜10000）、超大型（機架數≥10000）數據中心合計23個，主要分布在青島（7個）、濟南（4個）兩地，數量居全國前十，其中超大型數據中心共8個，占比為6%；大型數據中心15個，占比為12%。

2.能效水平

大型數據中心主要采用水冷冷水空調系統，中小型數據中心主要采用風冷直膨式空調系統。山東省數據中心規劃設計PUE（電能利用效率）平均值為1.53，夏季實測峰值為1.68，冬季實測谷值為1.49。其中，大型、超大型數據中心規劃平均PUE值為1.45，中小型數據中心規劃平均PUE值為1.53。

3.算力水平

主要集中于濟南、青島兩地，其中，國家超級計算濟南中心算力超過40P FLOPS（每秒所執行的浮點運算次數）；青島市中國電信云計算基地、中國移動數據中心合計算力超過34P FLOPS。其余各地市數據中心算力分布較為分散，基本在5P FLOPS以下。

（二）服務支撐保障情況

1.業務時延水平

131家數據中心中有102家面向政務、金融、醫療、電力、環保、教育、交通等行業提供公共數據存儲服務，主營業務時延基本在50ms以內。其中可實現主營業務時延小于10ms的數據中心有57家，占比超過55%，具有進一步拓展業務的潛力。（見表1）

表1 山東省數據中心主營業務時延情況

2.評級情況

根 據《GB50147-2017數據中心設計規范》規定的技術要求，全省131個數據中心中通過A級評定的有19個，占比為14.5%；B級評定的有85個，占比為64.9%；C級11個，占比為8.4%；未評級16個，占比為12.2%。

3.網絡安全情況

山東省總體網絡安全環境較好，計算機惡意程序受控主機數量連續5年下降，控制主機數量連續2年下降，從事網絡安全業務的企業有350多家，數量居全國第7位，為數據中心的網絡安全提供了支撐。

4.硬件使用情況

截 至2020年 底，全 省 共規劃建設機架42.6萬架，已建設機架14.6萬架，占比為34.3%；在用機架5.2萬架，上架率為35.7%（在用機架與已建設機架之比）。已投入運營數據中心的總數據存儲能力為16.3EB，但實際總數據存儲量較少。

（三）數據中心業務模式情況

數據中心的業務可分為基礎業務和增值業務兩種，基礎業務包括主機托管、服務器出租、虛擬主機出租等，主要體現為對硬件資源的共享使用；增值業務包括數據備份、系統集成等，主要體現為對外提供技術支持服務。

全省131個數據中心中，目前有47個同時提供兩種服務，占比為35.88%；有31個數據中心僅提供基礎服務，占比為23.66%。在業務服務對象方面，有70個數據中心開展政務服務業務，占比為53.44%，政府是數據中心的主要客戶之一。

三、存在的問題

（一）頂層設計和發展機制不健全

目前山東省在大數據中心總體布局和統籌規劃方面尚未出臺專門政策文件，在數據中心具體建設要求、運行規范等方面也缺乏相關省級地方標準。此外，全省數據管理機制尚未建立，政府、企業數據融合難，尚未實現跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務數據順暢流通。

（二）規模偏小，能效水平偏低

目前山東省數據中心以機架數小于3000的中小型為主，占全部數據中心的82.5%，大型、超大型數據中心僅占全部數據中心的17.5%，數據中心“小”型化特征突出。此外，數據中心設計PUE平均值為1.53，其中大型、超大型數據中心的設計PUE平均值為1.45，能耗指標偏高，與國家提出2025年大型、超大型數據中心PUE低于1.3的目標尚有一定差距，能效水平有待提升。（見表2）

表2 山東省數據中心PUE水平現狀

（三）資源利用不充分，數據流通不暢

一是上架率有待提升。全省目前在用機架5萬余架，排除在建、未正式運營的數據中心，已用機架占比僅為35.7%。二是存儲空間使用率不高。已投入運營數據中心超過一半的存儲空間仍處于空閑狀態，且存儲資源配置不均衡，總存儲能力在30PB以下的數據中心存儲率較高，個別已出現存儲容量不能滿足實際需求情況，而存儲能力超過100PB的數據中心，其存儲利用率低于30%。三是算力資源利用不充分。全省擁有國家超級計算中心（全國僅有8所）、浪潮云計算中心等算力設施，總算力超過80P FLOPS，居全國前列，但數據中心對數據挖掘利用不足，數據分析需求與高性能計算供給之間未形成有效鏈接。四是互聯互通程度低。數據中心之間建有直連線路約占比40%，數據中心與當地產業園、重點企業建有直連線路約為50%，數據流通不夠順暢。

（四）大數據應用生態體系尚未建立

一是以大數據全生命周期為核心的體系尚未建立。現有數據中心多為數據存儲、數據災備等傳統模式，面向大數據生產、采集、清洗、存儲、挖掘、分析、應用、交易、保護全生命周期的一體化大數據中心發展模式尚未建立，云數據中心等新模式較少，對以大數據為核心要素的上下游發展帶動不足。二是大數據創新應用不強。未能充分發揮省內農業發展優勢突出、制造業門類齊全、服務業提升勢頭迅猛的優勢，未能實現大數據與三大產業深度融合，缺乏應用模式創新。三是一體化大數據中心生態體系尚未建立。大數據中心集聚發展效益不夠明顯，數據未實現順暢流通和聚集，對經濟發展的帶動效果尚未顯現，大數據產業黏合度不強。

四、發展路徑及建議

山東省可堅持市場需求導向，整合利用現有資源，以濟南、青島“雙核”大數據中心為基礎，優化網絡節點，加強與鄰近國家樞紐節點的網絡聯通，靈活部署邊緣數據中心，加強數據中心綠色化、集約化管理。充分發揮區域一、二產業發展優勢，發展與大數據深入融合的新業態，探索大數據應用新模式，形成具有鮮明地方特色、算力高質量供給、數據高效率流通的大數據產業發展高地，并適時申請國家樞紐節點。

（一）強化頂層設計，完善體制機制

一是加強頂層設計。堅持高點定位、科學謀劃，統籌全省大數據中心發展，全面打造濟南、青島兩個低時延數據中心核心區，實現數據中心布局優化。探索打造全省政務領域一體化數據中心體系，做好網絡節點布局和原數據中心整合。二是完善標準體系。分層次建立完善山東省綠色數據中心標準體系，制定實施綠色數據中心評價規范。圍繞大數據全生命周期，完善數據管理要求，明確數據中心管理規范。三是優化發展機制。深化數據要素市場化配置能力，以市場實際需求決定數據中心服務資源供給，建立長效發展機制。

（二）存量與增量并重，著力綠色發展

按照“存量改造、增量限制、整體優化”總體思路，推動數據中心轉型升級為“綠色算力基礎設施”。一是嚴格控制新建數據中心。原則上僅支持設計PUE值低于1.25、上架率高于65%的大型、超大型數據中心建設項目，并納入省重點項目管理。二是分級分類實施綠色數據中心改造提升行動。通過存量改造，逐步實現大型、超大型數據中心PUE值低于1.3的目標，推動粗放型傳統數據中心向智能化云數據中心轉型。三是探索降低能耗新路徑。推廣整機柜、模塊化等先進技術，加強綠色智能服務器、能源管理信息化系統、熱場管理、分布式供能、直流供電等機房管理技術的研發與應用，擴大太陽能、風能等可再生能源應用，支持數據中心全電量優先參與電力市場化交易。

（三）用好現有資源，注重數據流通

一是把閑置資源用起來。立足濟南黃河大數據中心、青島海洋大數據中心、魯南大數據中心、國家健康醫療大數據北方中心等大型數據中心的支撐作用，推動中小型數據中心設施資源、數據資源、應用資源、人才資源向大型數據中心整合，提升機柜利用率和存儲使用率。二是把優勢資源用起來。充分發揮高性能計算、云計算等先發優勢，依托國家超級計算濟南中心、浪潮云計算中心等，完善云資源接入和一體化調度機制，推動算力資源服務化，面向政府、企業、公眾提供成本低、覆蓋廣、可靠性強的算力服務。三是完善網絡建設。優化全省大數據中心體系網絡，打通數據中心互聯互通渠道，實現低時延、高速率數據交互。合理布局邊緣計算資源池節點，形成應用廣泛、服務全面、鏈條健全、設施完善的算力服務體系。

（四）推進模式創新，打造特色應用

一是推進數據服務創新。支持一體化大數據中心完善數據分析、數據交易、數據運營等新服務，加速服務模式升級。支持大數據中心數據流通交易平臺建設，加快數據要素市場流轉。推動大數據中心與政府、園區網絡互聯，深化行業協同、區域協同。二是加快數據應用場景融合推廣。推動數據要素與實體經濟深度融合發展，立足制造業大省、農業大省和服務業迅速擴張機遇，以數據賦能智能制造、特色高效數字農業和服務業數字化轉型為攻關方向，形成可復制可推廣的好經驗好做法，打造數據中心山東新模式。三是形成一體化大數據中心發展生態。拓展以大數據中心為核心的數據產業鏈，推動數據中心與互聯網企業深度合作，探索“虛擬數據中心產業園”等新型模式。

（五）創新金融支持，加快行業發展

一是加大政府資金支持。統籌各類財政專項資金，充分利用“數字山東”等財政補貼資金，支持一體化大數據中心建設布局和應用創新。鼓勵政府部門采購大數據中心服務，推動數據中心技術產品應用推廣。二是充分發揮投資基金引導作用。爭取國家電信普遍服務基金投入，引導省內外大型基建專項資金向一體化大數據中心傾斜。鼓勵社會資本投入，撬動金融和社會資本支持大數據中心建設。三是探索金融支持方式。鼓勵金融機構建立信貸審批綠色通道，推進信息資產作為生產要素投資入股、質押融資。推動大數據中心相關企業登陸資本市場，支持到“新三板”、區域性股權市場掛牌融資。