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“东数西算”工程打通“数”动脉,织就全国算力一张网

发布于 2022年06月20日

一、“东数西算”工程的大幅带动西部投资

 

前不久,在国家发改委召开的新闻发布会上公布,截至目前,国家有关部门已批复同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划设立了10个国家数据中心集群。按照总体布局要求,相关市场主体积极参与大数据中心建设,投资带动效应初步显现。据统计,今年以来,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,累计带动投资将超过3万亿元。

 

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二、“南水北调”和“西电东送”

 

说到“东数西算”工程,先说说“南水北调”和“西电东送”工程。

 

1952年,毛泽东同志在视察黄河时提出:“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”南水北调工程主要解决我国北方地区,尤其是黄淮海流域的水资源短缺问题,规划区人口4.38亿人。共有东线、中线和西线三条调水线路,通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系,构成以“四横三纵”为主体的总体布局,以利于实现中国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。南水北调工程自2014年全面建成通水以来,南水已成为京津等40多座大中城市280多个县市区超过1.4亿人的主力水源。

 

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南水北调工程规划最终调水规模448亿立方米,其中东线148亿立方米,中线130亿立方米,西线170亿立方米,建设时间约需40-50年。建成后将解决700多万人长期饮用高氟水和苦咸水的问题。

 

我国煤炭资源主要分布在西部和北部地区,水能资源主要集中在西南地区,东部地区的一次能源资源匮乏、用电负荷相对集中。能源资源与电力负荷分布的不均衡性决定了西电东送的必要性。

 

"西电东送"就是把煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源,输送到电力紧缺的东部沿海地区。西电东送这一伟大工程,为西部省区把电力资源优势转化为经济优势提供了新的历史机遇,将改变东西部能源与经济不平衡的状况。对加快我国能源结构调整和东部地区经济发展,将发挥其重要作用。与其他西部开发战略的标志性工程相比,西电东送工程最大的特点是,它不仅仅是西部的工程,也是东部的工程,充分地体现了党中央提出的“东西部协调发展,共同富裕,共同进退”的战略构思。

 

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截至2021年11月,“西电东送”两条直流大通道已累计外送宁夏电量突破5000亿千瓦时。 

 

多年来,在国家经济的发展和建设中,“南水北调”工程和“西电东送”工程为国家创造了巨大的经济效益。随着经济和社会的迅猛发展,“东数西算”工程也开始启动和实施,并将与“南水北调”工程和“西电东送”工程一样具有相似重要作用和价值,与西部发展、生态文明建设和双碳战略等当前重大国策休戚相关,同步发展。

 

三“东数西算”的出发点

 

“东数西算”工程,顾名思义就是把东部地区的非实时算力需求以及大量生产生活数据输送到西部地区的数据中心进行存储、计算并反馈。

 

我国东西部数据中心布局存在较大不平衡,与能源布局失配情况也较为突出。从现有数据中心分布来看,人口密集和经济发达地区(如京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝)能源紧张,机架数量全国占比逾60%,西部地区、经济欠发达地区能源富集,机架数量全国占比约10%,按照未来5年自然需求和复合增长率进行测算,如果不加以政府引导,东西部数据中心布局将进一步失衡。

 

目前东部大城市数据中心电力需求疏解的方法有两种:一种是一线城市向周边疏解,另一种是东部城市向西部疏解。考虑到同一省份(地区)的电网布局是一体化电力网络,向周边疏解仍需面对电力整体不足的情况,因此第二种方式更符合我国的电力能源分配现状。

 

我国西部地区气候相对适宜,能源丰富廉价,能够满足数据中心绿色高质量发展需求。我国“西电东送”目前达到2亿千瓦,由于传输电缆布线存在国土空间布局限制,据估算未来最大“西电东送”能力约为5亿千瓦,在东部用电需求进一步快速增长的趋势下,“西电东送”的压力将会日趋增大。此外,目前在5G商业化、工业物联网及智慧城市的推动下,能够提供较低延迟的城市边缘数据中心也在发展,也将产生规模可观的能源消耗需求,尽早主动疏解东部发达地区的算力设施,可为东部经济高质量发展腾出空间。“东数西算”工程是以供给侧结构性改革的思路,按照以数据流引领带动物资流、资金流、人才流、技术流的思想,打通东西部数字经济大动脉、构建经济大循环,为实现绿色发展和东西部数字经济协调发展发挥重要支撑作用。

 

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实施“东数西算”的三个出发点

 

1、是从社会生态文明建设来看,数据中心行业高耗能问题亟待缓解。在我国提出“3060”目标下(3060目标,指应对气候变化,要推动以二氧化碳为主的温室气体减排。中国提出,二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。),数据中心行业高耗能问题再次受到社会各界广泛关注,甚至有人称其为“不冒烟的钢厂”。一方面,东部发达地区特别是北、上、广、深等一线城市能耗指标紧张,难以支撑大型以上数据中心在东部地区落地,制约了数字经济发展。东部发达城市“碳瓶颈”问题使得数据中心外溢成为大势所趋,亟待统筹规划布局。另一方面,甘肃、宁夏等西部地区气候环境适宜、清洁能源富集,在此建设数据中心,电子元器件长期运行费用低、清洁能源使用成本低。

 

2、是从市场主体经营成本来看,西部数据中心电价具有明显优势。数据中心电力需求较为庞大,电费占到数据中心运维成本的七成,因此西部多地针对数据中心用电、税收等方面纷纷出台优惠政策,甚至有些地区数据中心用电补贴后低至0.3元/度以下,为企业带来算力“西迁”的原生动力。越来越多的数字经济企业业务重心也开始向西、向北转移,除网络游戏、电商交易、在线支付等对网络时延要求极高的业务外,大量从事数据存储、离线数据分析等业务的数字经济企业均通过在西部地区部署数据中心或购买西部地区数据中心云服务来有效降低运营成本,缓解东部压力的同时也带动了西部产业转型和就业增长。

 

3、是从国家安全稳定发展来看,算力基础设施应全局统筹布局。一方面,我国数据中心布局整体呈现“东部沿海多、中西北部少”的趋势,一旦发生地震等自然灾害,数据安全将成为数字经济社会发展的重大隐患,数据多点灾备尤为重要。另一方面,打造陆海内外互动、东西双向开放的国内国际双循环格局,区位优越、资源充沛的西部地区不会更不能成为国内大循环中的“阻梗”。然而,我国东西部信息技术发展的差异持续拉大,相比于显式的经济贫困,恐将面临严峻的隐形贫困——信息贫困。因此,应以“东数西算”工程为牵引,加强西部算力基础设施布局,最大化消除东西部、城乡间在数字化转型中出现的信息发展不均衡的问题。

 

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四、“东数西算”相关国家政策

 

1、2020年12月23日,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发了《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》指出:统筹围绕国家重大区域发展战略,根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等,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。节点内部优化网络、能源等配套资源,引导数据中心集群化发展;汇聚联通政府和社会化算力资源,构建一体化算力服务体系;完善数据流通共性支撑平台,优化数据要素流通环境;牵引带动数据加工分析、流通交易、软硬件研发制造等大数据产业生态集聚发展。节点之间建立高速数据传输网络,支持开展全国性算力资源调度,形成全国算力枢纽体系。

 

到2025年,全国范围内数据中心形成布局合理、绿色集约的基础设施一体化格局。东西部数据中心实现结构性平衡,大型、超大型数据中心运行电能利用效率降到1.3以下。数据中心集约化、规模化、绿色化水平显著提高,使用率明显提升。公共云服务体系初步形成,全社会算力获取成本显著降低。政府部门间、政企间数据壁垒进一步打破,数据资源流通活力明显增强。大数据协同应用效果凸显,全国范围内形成一批行业数据大脑、城市数据大脑,全社会算力资源、数据资源向智力资源高效转化的态势基本形成,数据安全保障能力稳步提升。

 

2、2021年5月24日,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》。《实施方案》首次提出了“东数西算”工程,明确提出布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,加快实施“东数西算”工程。其后,四部委又分别于2021年12月20日和2022年2月7日正式复函同意京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等地启动建设国家算力网络枢纽节点。至此,“东数西算”工程全面进入建设期。

 

从整体上,“东数西算”工程将围绕“五个一体化”的工程目标建设:

 

网络一体化。围绕集群建设数据中心直连网,建立合理网络结算机制,增大网络带宽,提高传输速度,降低传输费用。围绕集群稳妥有序推进新型互联网交换中心、互联网骨干直连点建设。

 

能源一体化。从国家双碳战略整体规划出发,充分发掘西部丰富的风光等可再生资源,应对好可再生能源波动性问题,扩大清洁能源市场化交易范围,促进建立清洁能源消纳的市场化机制。从整体规划层面对数据中心集群进行统一能耗指标调配。

 

算力一体化。在集群和城区内部的两级算力布局下,推动各行业数据中心加强一体化联通调度,促进多云之间、云和数据中心之间、云和网络之间的资源联动,构建算力服务资源池。

 

数据一体化。建设数据共享开放、政企数据融合应用等数据流通共性设施平台。试验多方安全计算、区块链、隐私计算、数据沙箱等技术模式,构建数据可信流通环境。

 

应用一体化。开展一体化城市数据大脑建设,选择公共卫生、自然灾害、市场监管等突发应急场景,试验开展“数据靶场”建设,探索不同应急状态下的数据利用规则和协同机制。

 

3、2022年1月12日,国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》。规划提出,推进云网协同和算网融合发展。加快构建算力、算法、数据、应用资源协同的全国一体化大数据中心体系。在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地区布局全国一体化算力网络枢纽节点,建设数据中心集群,结合应用、产业等发展需求优化数据中心建设布局。加快实施“东数西算”工程,推进云网协同发展,提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力,建设面向特定场景的边缘计算能力,强化算力统筹和智能调度。按照绿色、低碳、集约、高效的原则,持续推进绿色数字中心建设,加快推进数据中心节能改造,持续提升数据中心可再生能源利用水平。推动智能计算中心有序发展,打造智能算力、通用算法和开发平台一体化的新型智能基础设施,面向政务服务、智慧城市、智能制造、自动驾驶、语言智能等重点新兴领域,提供体系化的人工智能服务。

 

4、2022年3月,提请十三届全国人大五次会议审查的计划报告提出,实施“东数西算”工程。数字时代正在召唤一张高效率的“算力网”。“东数西算”是把东部密集的算力需求有序引导到西部,使数据要素跨域流动。打通“数”动脉,织就全国算力一张网,既缓解了东部能源紧张的问题,也给西部开辟一条发展新路。

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五、“东数西算”的重要意义

 

全球的数字化转型已经进入飞速发展阶段,各个国家的数字经济占比持续提升,数据转变为新一代生产要素,已经被提升到国家战略资源规划层面。算力代表了对数据的处理能力,是数字化技术持续发展的衡量标准,也是数字经济时代的核心生产力。东数西算项目是促进算力、数据流通,激活数字经济活力的重要手段。

 

东数西算是促进绿色节能,助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段。目前东部算力需求旺盛,但东部地区在气候、资源、环境等方面不利于低碳、绿色数据中心的建设。通过算力基础设施的西部迁移,可以充分发挥西部区域气候、能源、环境等方面的优势,引导数据中心向西部资源丰富地区聚集,扩大可再生能源的供给,促进可再生能源就近消纳,加强数据、算力和能源之间的协同联动,助力我国数据中心实现低碳、绿色、可持续发展,完成碳达峰、碳中和目标。

 

东数西算能有效缓解地区数字经济发展不均衡的问题。东部地区创新能力强、数字经济发展迅速、产业发展相对完善,对算力的需求量大,数据中心建设相对密集,吸引相应的资金、人才和技术在东部不断聚集,西部地区数字产业欠发达,人才、资金投入短缺的现象日益严重。数据和信息要素的新型集聚作用是决定城市和区域在整个经济网络中向产业链高端迈进的重要因素,“东数西算”将推动数据和信息要素从东部向西部的流动,将提升西部地区对人才和资金的吸引力和吸纳能力,从而引领带动物资流、资金流、人才流、技术流等从东部向西部流动,也能促进东部地区的互联网、大数据、人工智能等企业产业链环节向西部地区的延伸,从而激发西部数字经济活力,促进西部经济快速发展。

 

东数西算有利于解决东部地区能源供给短缺的问题。5G、AI计算、区块链等新技术的推广普及,将对我国以数据中心为代表的数字新型基础设施发展带来巨大压力,预计我国数据中心总体将出现较大算力资源缺口,特别是东部地区,算力需求相比中西部地区增长更快,未来算力资源短缺问题将更加严重,如果继续在东部进行数据中心建设,将对东部的供电、能耗指标带来非常大的压力。通过将算力向西部数据中心调度,能有效地降低对东部地区的算力需求,从而缓解东部地区能源供给短缺的问题。

 

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1、“东数西算”工程是推进我国数字经济高质量发展的关键举措

 

习近平总书记在《求是》2022年第2期发表重要文章《不断做强做优做大我国数字经济》中指出,党中央高度重视发展数字经济,将其上升为国家战略,从国家层面部署推动数字经济发展。数据中心是支撑数字经济高质量发展的关键基础设施,具有重要的战略性地位。当前,我国数字经济蓬勃发展,各行业数字化转型升级进度逐步加快,全社会数据总量爆发式增长,数据资源存储、计算和应用需求大幅提升,但我国数据中心发展模式仍显粗放,东西布局失衡、算力配置分散、数据流通遇阻等问题凸显,在一定程度上掣肘数字经济发展速度。

 

“东数西算”工程是对坚持新发展理念、构建新发展格局的贯彻落实,通过科学合理的顶层设计,引导东部数据中心集约化发展、西部数据中心跨越式发展,统筹调度东西部数据中心算力需求与供给,实现全国算力、网络、数据、能源等协同联动,为我国数字产业化和产业数字化发展打好坚实底座,既可支撑数字社会、数字政府建设,提升公共服务、社会治理等数字化智能化水平,又能推动数据资源交易流通和开发利用,为数据资源充分发挥价值奠定基础,从而实现数字经济发展质量变革、效率变革、动力变革。

 

2、“东数西算”工程是实现关键核心技术自主创新的重要抓手

 

随着新一代信息技术的高速发展,数据中心已成为体系化和复杂性程度极高的聚集地,具有典型的技术密集型特征。目前,我国数据中心部分关键核心技术仍存在短板:在网络传输方面,东西部国家级枢纽节点之间现有网络通信带宽供给不足,传输延时偏大,不能满足数据应用需求;在计算运营方面,核心算力装备仍依赖于国外产品,算力资源调度技术仍需探索,智能运维能力有待提升;在能源利用方面,电、冷和空间等资源使用不平衡和碎片化,造成资源浪费,效率偏低。

 

党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央着眼全局、面向未来,做出“必须把创新作为引领发展的第一动力”的重大战略抉择,实施创新驱动发展战略,加快建设创新型国家。通过数据中心发展规划布局,明确战略方向,强化创新驱动,配置市场资源,促进信息、装备、能源等行业突破核心关键技术瓶颈,抢占技术创新制高点,实现产品快速迭代和规模化应用,加快产业转型升级,带动产业高质量发展。

 

3、“东数西算”工程是完成碳达峰碳中和目标的有效助力

 

数据中心耗电量高,其能耗和碳排放贯穿全生命周期过程,且尤以运营阶段最多。据有关机构测算统计,2020年我国数据中心耗电量已逾2000亿千瓦时,约占全社会用电量2%,电能利用率(PUE)高达1.49;二氧化碳排放量约1.35亿吨,碳排放强度(CUE)为0.82,约占全国二氧化碳排放量的1.14%。结合数据中心规模增长趋势,可以判定,数据中心将成为未来为数不多能源消耗占社会总用电量和碳排放量比例持续增长的行业,给全社会供能源应和环保带来了巨大压力,积极践行碳中和已迫在眉睫。

 

习近平总书记在十九届中央政治局第三十六次集体学习时强调,要加快绿色低碳科技革命,狠抓绿色低碳技术攻关,加快先进适用技术研发和推广应用。“东数西算”工程聚焦创新节能,在集约化、规模化、绿色化方面着重发力,支持高效供配电技术、制冷技术、节能协同技术研发和应用,鼓励自发自用、微网直供、本地储能等手段提高可再生能源使用率,降低数据中心电能利用率(PUE),引导其向清洁低碳、循环利用方向发展,推动数据中心与绿色低碳产业深度融合,建设绿色制造体系和服务体系,力争将绿色生产方式贯彻数据中心全行业全链条,助力我国在2060年前实现碳中和目标。

 

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