智算需求爆发推动数据中心规模持续增长。
数据中心(IDC, Internet Data Center)是为租户 / 客户的计算机系统(包括服务器、存储设备、网络设备等)提供放置、 电力、冷却、安全和监控等基础设施的专用空间,依赖于一个物理房间、一座建筑物或一处设施:用于构建、运行和交付 应用程序和服务,同时也用于存储和管理与这些应用程序和服务相关的数据的 IT 基础设施。
电力成本
数据中心作为高耗能行业的代表,其电力成本在运营总成 本中占比较大。数据中心的电力能耗主要来源于 IT 设备、 制冷设备、供配电系统和照明等其他设备的能源消耗,数 据中心的电力成本通常占运营总成本的 50%-60%,对于 一些用量需求较大的互联网类终端客户项目电力成本占比 则会高达 70%-80%。 我国针对用电容量在 315 千伏安及以上的大工业用电采用 两部制,两部制电价包含基本电价(固定)和电度电价(浮 动)。电价通常由市场供求关系、电力生产成本等因素决定。 此外,负载率及 PUE 亦是影响电力成本的关键指标。负 载率和 PUE 与电力成本呈正相关关系,即负载率和 PUE 值越高,电费支出通常也越高。 负载率 = 实际使用的 IT 设备功率 / 总设计 IT 设备功率, 反映了机房设备的实际使用情况与总设计能力规模的关系。 客户在使用 IDC 过程中,考虑到服务器寿命以及事故率, 其服务器一般不会达到满负荷运转的状态,通常 IDC 的负 载率不超过 80%。负载率与客户业务类型相关,通常金融 类客户负载率低于互联网类客户。 PUE= 数据中心总能耗 /IT 设备能耗,用于评估数据中心 在提供 IT 服务时的能源使用效率。PUE 值越接近于 1,表 示数据中心的能效越高,能源使用越有效。在实际应用中, 可通过优化制冷系统、提高供配电系统效率、加强运营管 理等方式来降低 IDC 的 PUE 水平,实现节能减排的目标。

水费成本
数据中心需要消耗大量的水资源来维持其稳定运行,特别 是用于冷却系统的散热。水价受地区、政策、水资源稀缺 性等多种因素影响。在能源形势日益紧张的情况下,数据 中心可以通过采用自然风冷技术、液冷技术以及其他节水 措施来显著降低水资源消耗。在数据中心行业液冷时代到 来之后,未来水资源利用率会有大幅的改善。
其它运营成本
业管理费用 :根据园区面积计算,涵盖公共区域维 护、设施保养、安保清洁、绿化和秩 序维护。费用因项目定位和客户需求 (如安全要求)而异,需相应增减人员。
运营人员成本: 包含运维和管理人员成本及办公费 用。数据中心需按照 7X24 小时无间 断人员值守的标准,运维人员根据规 模分班次,负责日常运维、监控和定 期巡检。
设备维保费用 :数据中心对设备可靠性要求高,需定 期检查和维护。成本与项目规模成正 比,规模越大,费用越高。
资本性支出(CapEx)
数据中心资本性支出(Capital Expenditure,CapEx)主要包括主体工程及设备设施的大修、更换及调整升级。资本性 支出包括但不限于电气系统、暖通空调系统及消防系统等固定资产的更换。其中,电气系统中的UPS及蓄电池使用寿命较短, 更换次数占全生命周期比重大,为资本性支出重要部分。数字化转型和云计算需求增长推动数据中心资本支出上升。企业 为适应云计算、大数据分析和 AI 等技术,需投资建设更高性能、可扩展的数据中心。
趋势一 智算需求爆发推动数据中心规模持续增长
通用型数据中心和智算型数据中心在当今的数字经济体中 各自扮演着不同的角色,在互联网经济浪潮中相辅相成, 共同为数据中心基础设施发展提供了规模增长的驱动力。 随着人工智能、大数据分析、机器学习等前沿技术的飞速 发展,智能算力的需求将成为未来数据中心发展最主要的 驱动力。根据中国信息通信研究院测算,截至到 2023 年 底,全球算力总规模约 910 EFLOPS(FP32),同比增 长 40%,其中增长的主要原因是智算中心的大幅扩张。 以 Open-AI 旗下的大模型应用 GPT 为例,首次推出的 GPT-1 拥 有 1.17 亿 个 参 数, 到 2023 年 GPT4 参数量已 增加到 1.8 万亿个,5 年超万倍参数量提升带来的是算力 需求的指数级增长。根据 SemiAnalysis 统计预测,全球 数据中心核心 IT 电力需求将从 2023 年的 49GW 增长至 2026 年的 96GW,在这增长的 47GW 中兴建智算中心 驱动的电力需求占到 40GW,占增量的 85%;彭博社估计, 智算中心基础设施带来的收入在 2024-2032 年的复合年 增长率将超过 30%,智能算力需求的急速提升将推动数据 中心规模的大幅增长,我们也看到运营商和超大规模云服 务商已经开始寻找具有丰富土地及电力资源的区域扩展业 务,以满足 AI 应用的特殊需求。

趋势二 数据中心逐步向高密度、高能效方向发展
智算中心的崛起正引领数据中心向更高密度和能效的方向 转型。在生成式 AI 广泛应用之前,数据中心服务商通常 按照单机柜功率 2-10KW 的标准进行建设和部署。然而, 随着 AI 技术的飞速发展和对算力需求的增加,数据中心 必须部署更多如 GPU 等高性能服务器以满足计算密集型 任务。数据显示,全球数据中心平均单机架功率已从 2017 年的 5.6KW/ 机架提升至 2023 年的 12.8KW/ 机架,超算、 智算中心的单机柜功率甚至需要超过 30KW。根据中国数 据中心委员会(CDCC)的数据,2021 年中国功率密度为 4-6KW 的机柜占比为 48%,6-8KW 占比 34%,8-12KW 占比 8%,12KW 以上占比 4%,高密度机柜占比相对较小, 而智算中心需求的爆发,预计将加速向更高功率密度的机 柜演进。尽管如此,小功率机柜并不会完全被市场淘汰。 一方面,它们在边缘计算、存储等特定应用场景中仍然具 有价值;另一方面,通过技术升级和改造,它们也能适应 新的市场需求。
趋势三 产业特征从高耗能向绿色可持续发展转变
随着 AI 大模型训练需求的急剧 增长,数据中心的能源消耗和碳 排放量也随之显著上升。例如, 一次 ChatGPT 搜索的电力消耗 大约是传统 Google 搜索的 6 到 10 倍。 国 际 能 源 署(IEA) 估 计,全球数据中心在 2022 年全 年消耗了约 350TWh 的电力, 约占全球总用电量的 1-2%。到 2026 年,数据中心的电力使用 量或将翻倍,达到 650TWh 至 1050TWh 之间,相当于在现有 基础上增加一个德国的电力消耗 量。面对全球数据中心能源消耗 的急剧增长,各国政府正推动数 据中心向绿色、可持续的方向发 展,积极探索开展数据中心源网 荷储一体化绿色供电模式创新, 并可能对某些地区的资源供应实 施限制。