本文来自微信公众号“CDCC”,作者/韩玉。
数据中心选址都有哪些关键因素,国家标准和地方标准更多是给出强制条款或者建议条件,行业内也并没有形成统一的标准或规范,运营商、金融和互联网行业通常会依托企业战略布局,结合政策变化和业务拓展情况进行综合选址规划。数据中心属于重资产运营,回收周期也相对较长,确定数据中心的选址涉及到一家公司的发展战略和目标,是公司的关键决策之一。
虽然无法给出数据中心选址的全部细节,但是综合起来,数据中心在选址中应重点关注的关键因素可以概括为政策指引、需求驱动、自然环境、配套资源、服务器支撑、低碳环保和综合成本等7个主要因素,以及20个子因素。
一政策指引
1.国家政策、标准
国家政策对行业的长期发展有着重要的影响,紧跟国家政策、提前战略性布局,始终把握住市场脉搏,就可以长期的享受国家政策红利。影响数据中心选址的政策和指导意见等因素主要有以下几个。
1)“东数西算”工程。2022年2月17日,国家发展改革委等部门联合印发文件,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8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群,这8个国家算力枢纽节点区域和10个国家数据中心集群,必定是数据中心选址的热点区域。
2)国家新型数据中心典型案例。2022年2月7日,工信部官网发布《国家新型数据中心典型案例名单(2021年)公示》,其中大型数据中心32个,包括绿色低碳类10个、算力赋能类8个、安全可靠类8个、智能运营类6个。边缘数据中心12个,涵盖智慧城市、木业、铁路、电力、政务、公安、视频、工业、矿山、医疗等领域。这些数据中心在绿色低碳、算力赋能、安全可靠和智能运营4个方面的优势得到了国家的认可,在选址时可以将上述数据中心作为重要参考模板和参考依据。
3)绿色数据中心政府采购需求标准。2023年4月,财政部、生态环境部、工业和信息化部联合印发了关于《绿色数据中心政府采购需求标准(试行)》的通知,明确规定“2023年6月起数据中心电能比不高于1.4,2025年起数据中心电能比不高于1.3”,以及“数据中心水资源全年消耗量与信息设备全年耗电量的比值不高于2.5L/kWh”,同时也对数据中心可再生能源使用率的逐年利用率提出明确要求。政府客户作为数据中心重要的客户之一,在选址时可以结合此采购需求标准进行规划。
2.地方规划、扶持
地方规划通常会结合国家政策,出台较为详细明确的扶持办法和长期有效的政策,包括地方和产业园区的产业扶持、政策倾斜、土地出让、税收优惠、能源补贴、人才引进、资金扶持和业务拓展等方面的政策支持。企业可以结合自身优势将产业园区成熟度、生态完整度、聚集效应和集约优势等作为选址重要参考指标。
成都市生态环境局2022年2月发布了关于《成都市支持绿色低碳重点产业高质量发展若干政策措施(征求意见稿)》的公示,对绿色低碳领域的一系列项目制定奖励
与补助支持。该意见稿提出,在全国一体化算力网络成渝枢纽节点天府数据中心集群内对PUE值低于1.25的新建大型、超大型数据中心,按照有关政策要求,采取以奖代补方式一次性给予2000万元支持。
山东省出台了《山东省支持数据经济发展的意见》,对符合规划布局,服务全省乃至全国的区域性、行业性数据中心,用电价格通过各级财政奖补等方式降至0.33元/kW·h。根据实际用电量和产业带动作用,分级分档给予支持。
以上扶持政策在数据中心选址时都将是重要的参考因素。同时,地方政府在建筑用地规划许可、节能审查、节能监察、环评批复、安全审查等方面的政策和服务也是数据中心选址需要关注的重要内容,好的政策将极大地简化项目报审、建设和验收的手续并缩短项目落地时间,以最短的时间为企业带来最大的利益。
3.企业战略、布局
企业通常会根据自身经营、业务情况以及社会责任等,提前对数据中心进行战略规划布局,形成集中资源或区域资源优势,后期实际部署时也将优先选址规划中的节点。
以运营商为例,联通集团规划布局“5+4+31+X”的数据中心体系,其中“5”为重点区域——全国高等级数据中心(京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝国家“东数”枢纽节点和鲁豫陕通信云大区);“4”为南北——四大国家级存储及备份数据中心(贵州、内蒙古、甘肃、宁夏);“31”为省级——核心数据中心(省会城市、经济发达城市);“X”为地市级——城域及边缘数据中心(本地网城市数据中心)。移动集团规划布局“4+3+X”数据中心体系,其中“4”指的是4个热点区域,即京津冀,长三角、粤港澳大湾区、成渝;“3”指的是3个跨省服务的“低成本中心”,即呼和浩特、哈尔滨、贵阳;“X”指各省区域内省级中心和业务节点。电信集团部署“2+4+31+X”的数据中心/云布局,其中2指的内蒙古和贵州,4指的是京津冀、长三角、粤港澳大湾区和陕川渝,“31”和“X”主要指分布在各省和地市或县区的中心和业务节点。
二需求驱动
满足业务需求是数据中心选址的最根本要求,也是数据中心持续发展的关键因素。
1.业务定位
数据中心按照应用场景不同可以划分为互联网数据中心、企业数据中心和超算中心等,按照业务架构可分为主用中心、灾备中心、数据存储中心等,承载云计算、
CDN、视频、游戏等业务。数据中心不同定位将对选址产生很大影响。
由于数据传输是需要时间的,通常可认为骨干网每千千米平均延迟5ms,城域网每百千米延迟1~2ms,因此,数据中心的选址和业务定位有较强的关联性。在内蒙古和贵州等地,可以充分利用当地丰富可再生能源优势和能耗低成本优势,承载超算、AI模型训练、数据存储备份、离线数据分析等对实时性要求不高的业务。在经济发达地区,重点服务高密度人口高频次访问的视频播放、电子商务、直播和游戏等对实时性要求较高的业务。区域性车联网、自动驾驶、无人机、工业互联网、
ARVR等产业集群,可以承载超低延迟、大带宽、海量连接的业务。
2.区域上架率
数据中心区域上架率一般能相对直接地反应区域市场的需求。根据CDCC第九届数据中心标准峰会上发布的《2021年中国数据中心市场报告》显示,全国平均上架率为50.07%,“北上广深”地区仍然存在“供不应求”的现象。如图所示,在整体上架率方面,华东、华北、华南地区数据中心年平均机柜上架率为60~70%,其他地区约在30~40%,西北地区最低,不到34%,整体情况并不乐观。数据中心在寻找客户,客户也在寻找更适合自身需求的数据中心。
3.区域销售价格
数据中心机柜租金因地区和供需变化而动态变化。据公开资料显示,2021年上半年,一线城市平均租金约为每千瓦每月1500元,而非一线城市约为每千瓦每月400~500元,价格相差3倍。同时,数据中心机柜租金也与业务规模相关,批发型通常比零售型低10~20%,超大型数据中心由于集群原因,价格会比零售型低30%左右。
机柜租金和带宽租金是数据中心收入来源的两个重要组成部分,销售价格和上架率将与收入和利润直接相关,因此在选址时要结合建设成本和运营成本做好测算。
三自然环境
1.气候条件
气候条件主要是指数据中心选址地区的全年平均温度、湿度和空气洁净度等参数,这些是决定数据中心空调和新风系统采用何种方式的主要因素,也是数据中心节能方式的重要决定因素,对建设期系统选型和运行期PUE指标会产生很大影响。由于冷却成本在数据中心运营成本中占比较高,因此在相对较冷的气候条件下,可以更多地利用自然冷源,显著降低冷却成本。此外,空气洁净度也会影响新风系统的使用效率。
数据中心选址位置的年平均和历史温湿度将与企业的长期成本相关,通常数据中心应建在自然环境清洁、全年平均温湿度有利于节约能源的地区。
2.自然灾害
数据中心选址应当避开地震、台风、洪水、鼠患等自然灾害频发地区,A级数据中心的防洪标准建议按100年重现期考虑,B级数据中心的防洪标准可按50年重现期
考虑,特别要注意的是,数据中心位置应高于周边最高水位位置,不应设置在园区的低洼处。
我国地震活动主要分布在5个地区,有23个地震带,在数据中心选址时应尽量考虑避开这些区域。
3.物理安全
从安全角度考虑,数据中心选址应远离政治、军事和潜在冲突地区,避开国境线、军事基地等地区。同时严格按照《数据中心设计规范》的规定,远离甲、乙类厂房和仓库、垃圾填埋场,远离火药炸药库,远离核电站等危险区域。应考虑避免邻近高压电站、电气化铁路、广播电视、雷达、无线电发射台等干扰源的影响。
数据中心在海拔高度超过2500米时,部分设备性能会受到影响,进行数据中心选址时,应尽量避开海拔超过2500米的地区。
四配套资源
数据中心对土地资源、电力资源、水资源、网络资源和市政资源等配套资源的需求属于刚性需求,是数据中心建设的基础必要条件。以电力资源为例,数据中心的用
电量一般在每平方米1~2kWh,是普通办公楼用电量的30倍,如果没有充足的电力供应是无法建设运营数据中心的,因此,选址时应重点考察当地的电力供应情况以及供电的可靠性和稳定性。
1.电力资源
数据中心作为高用电行业,电力是维持其运转的重要保障,安全、可靠、稳定、充足的电力资源对数据中心选址至关重要。通常1个2000架单体数据中心,按机柜功率密度5kW、PUE=1.3、上架率80%、IT负载率60%测算,全年用电量接近6000万kW·h。当地能否为数据中心提供相应的电力容量,能否具备扩展性,成为数据中心选址的核心考量因素。
全国31个省、市、自治区的发电量和用电量对比
除了容量之外,是否满足双路或多路供电、是否具有数据中心专用变电站、输配电电网质量、绿电占比和停电风险等也是数据中心选址的重要考量因素。拥有安全、稳定电力运行环境的区域,可成为数据中心选址的重点区域。
根据国家统计局的数据统计,2020年,全国31个省市自治区中发电量排名前10位的分别是内蒙古自治区、山东省、广东省、江苏省、四川省、新疆维吾尔自治区、云南省、浙江省、山西省、河北省。用电量排名前10位的省份分别是山东省、广东省、江苏省、浙江省、河北省、内蒙古自治区、河南省、新疆维吾尔自治区、四川省、福建省。
其中,内蒙古自治区、云南省、四川省、山西省、新疆维吾尔自治区、湖北省、宁夏回族自治区、贵州省电力的自给自足率最高,净输出大,从数据中心选址电力资源是否充沛视角来看,应该作为优先选择地。
2.水资源
采用传统制冷模式的数据中心,仍按上述2000机架年用电量6000kW·h测算,每天用水量约为400吨,每年用水量接近15万吨,因此,充足的水资源供应和确保多路供水也是选址的核心考量要素。当然,对于采用充分利用自然冷源等技术方式的数据中心,此因素的重要程度会随之降低。
3.网络资源
无论是政府客户、互联网客户还是企业客户,无论是视频业务还是算力业务,数据中心都需要通过数据中心网络与外界相连。大数据处理、离线分析、存储备份等业
务对网络质量和时延的要求并不高,而在线游戏类业务、物联网类业务相对要求较高,特别是工业互联网业务,网络质量和时延将对系统运行产生直接影响。数据
中心选址根据定位,应优先考虑国家级互联网骨干直联点和工业互联网标识解析国家顶级节点所在区域。
国家级互联网骨干直联点作为国家重要通信枢纽,由工信部按照相关标准统一规划,主要用于汇聚和疏通区域乃至全国网间通信流量,是我国互联网网间互联架构的顶层关键环节。截止2021年年底,我国建成和建设中国家级互联网骨干直联点17个,包括北京、上海、广州、贵阳、成都、武汉、西安、沈阳、南京、重庆、郑州、杭州、福州、呼和浩特、南宁、济南和青岛。作为国家重大网络基础设施和新基建的重要内容,骨干直联点的建设将有力提升所属省份在全国基础网络布局中的地位,促进数字化、网络化、智能化发展。经过多年持续增扩,网间时延、丢包率等指标得到明显改善。根据中国信通院监测数据,我国互联互通质量已经达到国际
一流水平。
工业互联网标识解析国家顶级节点是我国工业互联网重要的基础服务设施,标识解析体系的核心枢纽,为国内工业互联网发展提供标识注册和解析服务。截止2021年年底,我国已在武汉、北京、上海、广州、重庆5个城市建设国家顶级节点,国家顶级节点是我国范围内顶层的标识服务节点,能够面向全国范围提供融合性顶级标识服务,以及标识备案、标识核验等管理能力。
总体来说,能提供低时延、高质量、高带宽的数据中心对客户的吸引力将更大。
4.市政资源
市政资源主要包括园区外综合管廊、综合蓄水池、储能系统等,不但要能满足数据中心短期需求,更要具备满足长期规划需求的能力。
五服务支撑
1.交通因素
数据中心应地处交通便利的区域,离机场、高铁站和市中心等不宜过远,一方面,建设期和运维期需要大量供应商和技术人员到达现场;另一方面,客户需要结合数据中心地理位置综合考虑上架成本。
2.人力资源因素
数据中心在建设期、运营期均需要大量的专业技术人员和物业人员,同时需要电源、暖通、网络、消防和信息安全等高级专业知识人才,在进行数据中心选址时,要充分考虑当地是否拥有比较充足的数据中心技术工人。一个数据中心通常只需要几十个人的技术团队来运营,但可能需要数百名技术工人来建造和维护,高水平的施工和维护人员可以延长数据中心的运营时间,降低运营维护成本,确保数据中心的高安全性、高稳定性,保障数据安全。
3.经济人文环境
当地经济发展水平和人文发展水平也是数据中心选址的辅助考量因素,可参考相关机构给出的评价内容。
六低碳环保
1.低碳节能
数据中心运营需要大量的电力资源和水资源,在“双碳”目标下,选址如何能支撑数据中心更加低碳节能、高效持续发展需要特别关注,选址时要更靠近绿色能源区域,比如贵州水电科技园、内蒙风电基地等地区,便于实现碳中和,也要更靠近能充分利用自然冷源和优质气候条件的地区,便于降低PUE。
选址前要充分调研了解备选区域对新建数据中心用能审批、PUE、碳排放、绿能使用等指标的规划和要求,避免在办理节能审查、环评批复等手续时出现问题,影响项目整体进度。
2.环境污染
数据中心污染源包括噪声污染、废气污染和废水污染等,会对周边居民和环境产生不利影响,因此,选址时要尽量符合环保要求,降低不利影响。以噪声污染为例,无论数据中心是采用风冷还是采用水冷空调系统,室外冷却塔、干冷器等机组在运行时都会持续产生噪声。一般,单台冷塔噪声就可达70分贝;冷塔机组同时运行,综合噪声将超过90分贝,会对人身健康产生一定影响。特别是在夜间,如果数据中心靠近住宅区,住宅内的居民将很难入睡。《数据中心设计规范》中也因此规定大中型数据中心不宜建在居民小区和商业区内,与住宅的距离不宜小于100米。
七综合成本
成本一直是影响数据中心规划布局的重要因素,通常分成CAPEX和OPEX两部分考虑,也就是建设成本和运营成本。正确的数据中心选址不但能降低建设成本,还能降低投产后的运营成本,从而缩短整个项目的动态回收期。
1.建设成本
建设成本通常包括土地取得成本、设计成本、土建成本、机电设备成本、市政配套成本和管理成本等。其中土地、土建成本和地域有一定关系,但是配套机电等设
备成本和地域关联不大。西部土地资源丰富,加上国家和地方政策扶持,单从土地价格和可扩展性上来说,在选址上会有优势。
2.运营成本
运营成本通常包括土地租金、税收、建筑和机电设备折旧、水电网费、人工费、在维护保养费等,其中电、人工和税收等费用与地域的关联性相对较强。
在电力成本方面,电费在长期运营成本中所占比例较高,一般超过运营成本的50%,超大型数据中心电力费用所占比例更高,通常会达到长期运营成本的60%左右。在测算时一般采用两种方式:一种是电力付现成本,另一种是政府补贴后的实际成本,在进行选址测算时两种方式都要考虑。
在人工成本方面,以国家统计局公布的《中国统计年鉴(2021)》披露的全国31个省、市、自治区2020年平均工资为例,北京市城镇非私营单位年平均工资为17.8万元,而青海省只有10.1万元,人工成本方面降低了43%。一个园区级数据中心,包括自营人员、代维和物业人员,员工数将达到几十人,人工成本降低将有效减少企业运营特别是初期运营的压力。