本文来自微信公众号“天翼智库”，刘敬东，二级分析师，硕士，就职于中国电信研究院，长期从事电信新产品、客服服务、数字化转型等领域的研究。
数据中心是“新基建”的六大重点之一，是实现《数字中国建设整体布局规划》的重要基础设施，而能耗始终是数据中心运营最大的难题。2021年全国数据中心耗电量达2166亿度，相当于两个三峡电站的发电量。未来数据中心大需求和大能耗的矛盾将日益凸显，探索数据中心的节能减排成为业界共识。海底数据中心就是很好的选择之一。
政策推动海底数据中心落地
2021年以来，国家发改委、工信部等部门先后出台了《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》、《“十四五”工业绿色发展规划》等文件，鼓励探索利用河湖、海洋促进数据中心节能降耗。沿海多省市在十四五规划中明确提出了支持海底数据中心的建设。
海南：《海南省海洋经济发展十四五规划》，推进海洋新型基础设施建设，加快建设海南海底数据中心。十四五期间计划海底数据中心部署目标达100个。
广东：《广东省海洋经济发展十四五规划》，支持海底数据中心关键核心技术突破。有序引导广州、深圳、珠海、汕头和惠州等地在海底布放高能耗数据中心。
山东：《山东省十四五数字强省建设规划》，统筹推进海洋立体观测网、海洋通信网络、海底数据中心、海底光纤电缆等基础设施建设。
厦门：《厦门市海洋经济发展十四五规划》，支持海底数据中心关健核心技术突破并在厦门海城开展示范应用，通过用能指标等政策手段有序引导陆上高能耗数据中心布放海底，探索数据中心绿色低碳发展新模式。
海底数据中心的实践与成效
1.微软的Natick实验项目
2015年8月，微软在加州部署了第一个水下服务器原型，代号为Project Natick。2018年6月，微软又在苏格兰奥克尼群岛海岸线附近的水域中，部署了一个类似潜水艇的数据中心，总共有864台服务器，由一条连接欧洲海洋能源中心的水下电缆供电。2021年3月微软获得了美国国防部（军用）219亿美元的集成视觉增强现实(AR)系统合同，其数据中心在水下建设，初始合同价值5亿美元。
微软2020年宣布，将数据中心沉入海底顺利运行3年的结果表明，数据中心中包含的服务器的可靠性是其陆地等效服务器的8倍。
2.海南陵水全球首商用
2023年1月1日，《水下数据中心设计规范》正式发布实施，2023年3月31日，全球首个商用海底数据中心首舱在海南陵水下水。该海底数据舱应用水深超过30米，重量达1300吨，相当于1000辆小汽车的重量，罐体直径达3.6米，与“天和号”空间站核心舱相当，是目前全球最大的海底数据舱，设计寿命为25年。数据舱由深圳海兰云公司研制，中国电信海南公司成为首批客户，在海底数据舱部署了天翼云海南海底媒体存储节点、CDN节点以及海南省国资云节点。
海底数据中心从试验到实践商用，经历了7年，攻克了防水、防腐蚀等难题，论证了对海洋的污染、部署成本等问题，证明海底数据中心是现实可行的。海南陵水的海底数据中心全球首商用有望成为绿色低碳数据中心的新范式。
海底数据中心优势明显
1.四大优点
节能节水：海底数据中心利用海水作为自然冷源，可将产生的热量通过冷却系统散入海水中，大大节省能耗。我国首个海底数据舱PUE值为1.076，远低于传统数据中心的能耗（PUE约1.5）。海底数据中心相较于地面数据中心省去了制冷的冷却塔，能节约大量水资源。
低时延：东数西算战略实施一年多来，取得了很大成效，但也存在一些现实问题，如西部数据中心主要面向冷数据和非时延敏感业务，无法解决东部客户低时延业务需求，海底数据中心大大缩短了东部沿海用户与西部数据中心之间的传输距离，能够有效解决对时延敏感业务的需求（如移动支付、AR/VR、自动驾驶等）。
高可靠性：海底数据中心设备故障率远低于陆地数据中心（海底数据中心故障率是传统IDC的1/8），且海底数据中心的隐蔽性安全性也远高于陆地数据中心（2015年天津大爆炸，距腾讯最大的数据中心仅1.5公里，马化腾曾表示“差点丢失微信朋友圈全部数据”）。
低部署/运营成本：沿海一线城市地价高企，海底数据中心主体建在海洋中，将大大降低占地面积和土地成本。以海南陵水项目为例，项目土地成本不到1亿（水下30亩982万，水上40亩7447万），若按当地商业用地成本至少3-4亿。
运营成本上，主要是数据仓管理，电费占比低。
表1海底数据中心与传统数据中心关键指标对比
2.海底数据中心效益估算
传统数据中心约有1/3的电能消耗在环境制冷上。全国2022年估算IDC 2400亿度用电量，约有800亿度电是用于制冷。海底数据中心通过海水制冷，耗电量是传统数据中心的1/10左右。如果同等体量的数据中心放在海底，一年能节省560亿度电，相当于能减少燃烧1792万吨标煤，减排效果显著。
2022年底我国IDC总机架数量近600万架，其中运营商IDC机架134.3万（电信51.3，移动46.7，联通36.3）。北上广及周边等东部数据中心机架数合计占比65%以上，若有30%的沿海数据中心用海底数据中心改造，涉及的数据中心占比约19.5%，将带来我国数据中心整体PUE下降约0.083。
PUE=1.5*80.5%+1.076*19.5%=1.417
为运营商每年节电24.4亿度（按年总节能560*运营商机架134.3/总机架600*19.5%）,按0.70元/度电计算将节省17.1亿元/年。
展望
随着《数字中国建设整体布局规划》开展，未来数据中心将面临空前的发展机遇。我国东部海岸带约占全国陆地总面积的13%,集中了全国70%以上的大城市、50%左右的人口和60%的地区生产总值，汇聚了对数据中心的主要需求，大量低时延本地化的业务量还将随着经济增长持续上升，海底数据中心低时延的优势明显，有望成为我国东数西算战略的重要补充。
运营商作为数据中心发展的中坚力量，投入将持续加大，可以因地制宜，积极关注、引入、推广新型海底数据中心，在沿海城市提前规划部署，发挥其优势开展建设运营，实现企业降本增效。
