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財團法人海峽交流基金會

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東數西算:產業、能源與地區發展的觀點◆文/劉孟俊(中華經濟研究院第一研究所所長)

  • 更新日期:111-06-06

「東數西算」工程是中國大陸繼「西氣東輸、西電東送、南水北調」等全國性資源、能源跨區域調配工程後的另一國家級戰略工程。研判將對加快推進數位基礎設施建設、落實碳達峰碳中和要求、統籌東西部協調發展等產生深遠意義。「東數西算」中「數」指的是數據,隨著人們生活、工作、娛樂線上場景的不斷擴展,由此產生大量的數據。隨著5G、人工智慧、雲計算等快速發展,傳統的存儲功能已經不能滿足用戶需求,數據存儲器不但能存,更要會計算,這個存儲器叫做「算力中心」,強調「運算能力」。

「東數西算」建構全國一體化大數據中心體系

2020年12月23日,中國大陸發布《關於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》,明確整體建設思路、體系構成、基本要求、發展方向。在《指導意見》基礎上,2021年5月24日再次聯合發布《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》建設全國一體化算力網路國家樞紐節點,發展數據中心集群,引導數據中心集約化、規模化、綠色化發展,後續將根據發展需要適時增加節點。

目前「東數西算」工程將透過「貴州、內蒙古、甘肅、寧夏」、「京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝」等8地啟動建設國家算力樞紐節點,規劃10個國家數據中心集群。國家樞紐節點的任務將引導東部數據中心集約化發展以及西部數據中心跨越式發展,引導和發展東部數據中心向西部電力資源豐富地區及距離適當的一線城市周邊地區集聚,形成建構數據中心、雲端運算、大數據一體化的新型算力網路體系。

新型數據中心是指以支持經濟社會數位轉型、智慧升級、融合創新為導向,以5G、工業互聯網、雲端計算、人工智慧等應用需求為牽引,彙聚多個中繼數據資源、運用綠色低碳技術、具備安全可靠能力、提供高效算力服務、賦能各行業應用的新型基礎設施。項目建設主體為數據中心相關行業核心企業,支持發展大型、超大型數據中心,建設內容聚焦建設綠色低碳數據中心,以及提高網路服務品質、算力調度和安全保障能力提升等。

憂數據失衡 平衡產業、能源與區域發展

從中國大陸現有數據中心分布來看,人口密集和經濟優勢地區,例如京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝雙城經濟圈等能源相對短缺地區,機架數量占比超過60%。相對的,西部地區、經濟弱勢地區反而能源富集,其機架數量僅占比約10%。按未來5年自然需求和複合成長率測算,若政策不加以引導,東西部數據中心布局將進一步失衡。

2021年中國大陸全國數據中心能源消耗達2,166億千瓦時,較2020年增加44%,占全社會用電量的2.6%;二氧化碳排放量約1.35億噸,較2020年增加3,915萬噸,占全國二氧化碳排放量的1.14%。中國電子技術標準化研究院《綠色數據中心白皮書2020》指出,近年來中國大陸數據中心能效水平不斷提高,超大型數據中心平均電能利用率(PUE)為1.46。數據中心能耗總量的成長速度明顯高於世界平均水平,主因是數據中心建設規模成長速度較快。

數據中心作為算力基礎設施,電力負載和能源消耗高,從數據中心運營成本(OPEX)來看,電力和折舊成本占總運營支出的比重達70%以上,而電力成本占比高達57%,主要電力消耗來自資訊科技設備(50%)、冷卻系統(35%)、配電、照明和其他消耗。

進一步而言,市場規模和需求持續成長,相關能耗比重將不斷上升。按《「十四五」數字經濟發展規劃》的要求,2025年數位經濟核心產業對GDP的貢獻率要從2020年7.8%上升至10%,數位經濟要進入全面擴展期。數位經濟發展離不開數據中心的建設,但這也為節能、碳減排帶來巨大壓力。中國大陸生態環境部預計,2025年國內數據中心機架規模將達到759萬架,較2021年成長40%;能源消耗總量較2021年增加62%,約占全社會用電量4%;碳排放占全國的比重接近2%。

建構一體化算力供給體系

中國大陸「東數西算」工程布局上,京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝等國家樞紐節點,符合新型數據中心的發展條件,發揮市場、技術、人才、資金等優勢。相對的,貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等國家樞紐節點,發揮氣候、能源、環境等優勢,發展高可靠、高能效、低碳數據中心集群。至於節點以外地區,建設服務該地區業務需求的數據中心,加強對數據中心綠色化、集約化管理,打造具地方特色、服務本地、規模適度的算力服務。同時,加強與鄰近國家樞紐節點的網路聯通。

Bloomberg及中商產業研究院數據顯示,數據中心投資項目比重分布,包括:(1).資訊科技(IT)設備占50%左右,其中伺服器占69%,網路設備占11%,安全設備占9%,存儲設備占6%,光模塊等占5%;(2).土建工程占25%左右,其中柴油發電組占23%,電力用戶站占20%,不斷電系統占18%,配電櫃、冷水機組分別占8%,空調占7%左右;(3).其餘15%為動力環境、10%為系統集成等。

「東數西算」工程優化東西部互聯網路和樞紐節點間直連網路,發展高密度、高能效、低碳數據中心集群,提升數據供給品質,優化東西部互聯網路和樞紐節點間直連網路,擴展算力成長空間,協調大規模算力部署與土地、用能、水、電等資源可持續發展。透過雲網協同、多雲管理等技術構建低成本的一體化算力供給體系,重點提升算力服務品質和利用效率,打造全國性算力保障基地。

東數西算可能效果與風險

一、中國大陸區域協調發展戰略對應「共同富裕」。「東數西算」工程隨著中國大陸持續完善數據要素市場化配置,數位經濟在其區域經濟發展的比重將不斷成長,而算力作為經濟發展的核心動力,其分布特點或將成為影響地方治理改革的重要因素。若中國大陸各大數據中心集群順利建置,應可形成以數據要素流動為紐帶的東西部協調發展新格局。西部經濟弱勢地區可藉由數位治理服務,吸引各地數位經濟相關企業投資,進而縮小東西部數位治理能力差距,以及全國各地的數位化發展進程差異。

二、加速中西部地區數位經濟產業鏈高端發展。研判「十四五」規劃期間,8大樞紐節點及10大集群周邊地區將聚焦電腦、通訊、光電器件等設備製造以及基礎軟體、綠色能源製造等產業,建立起新的產業鏈,加強數據中心上游設備製造業和下游數據要素流通、數據創新型應用和新型消費產業等集聚發展,特別是帶動西部地區整體經濟發展,增加就業。根據測算「十四五」期間中國大陸每年將新增4千億人民幣以上相關投資。

三、降低數據中心用電負載壓力。中國大陸「東數西算」工程疏解中國大陸東部大城市數據中心電力需求向西部疏解,符合中國大陸電力能源分配現狀。在對現有數據中心進行整頓改革、加速技術創新升級的同時,透過布局優化等手段,儘量將數據中心布局在氣候適宜、綠色能源充沛等條件好的地區,降低碳排放。

縱使「東數西算」工程對中國大陸有其重要戰略地位,但仍存在某些隱憂。首先,「東數西算」工程各數據中心集群建設採分期邊建設、邊交付與邊上架的模式,關鍵是需掌握後續投資金額巨大,若上架速度偏慢,加上期間可能有需求端難達預期水準,恐有短期停建的風險。

其次,「東數西算」工程作為數據中心為供給側改革的重要作為,不排除會壓縮其它區域的數據中心供給,研判東部核心區域的數據中心資源將愈發具有稀缺性。

其三,「東數西算」工程統一規劃的國家級樞紐節點及數據中心集群,研判政府、國企以及三大中國大陸電信運營商將主導投資,突出「國退民進」的現象。預期可替本土科技業者開發國內市場,並強化本地業者在數據中心相關產業鏈的競爭力,可能加劇在陸外企的市場壓力。

其四,由於大型、超大型數據中心運行需要很多高性能晶片,包括計算晶片、存儲晶片、伺服器晶片和介面晶片。然高性能計算晶片是中國大陸晶片國產化發展難點,目前仍在起步階段。

短期內仰賴臺灣半導體先進製程

總體來看,中國大陸「東數西算」工程並非將數據中心產業鏈全部西移,而是要透過國家數據中心集群建設,推動中國大陸東西部地區算力需求與土地、能源的互補配置。同時,透過算力樞紐和數據中心集群建設,擴大上下游產業鏈有效投資,助力經濟促成穩成長。

數據中心是數位經濟的重要基礎設施,中國大陸對數據中心產業鏈的監管方向是推廣節能技術、提升資源利用率、推動老舊小散向規模化集群及智慧化轉型升級,具體舉措包括明確提出對數據中心電力使用效率、上架率、網路服務品質等規定。

雖然大型數位基礎建設能夠刺激市場,但業內人士也強調,目前人工智慧、高效能運算還有通訊設備,多使用5奈米及7奈米製程生產,這是我國半導體龍頭「台積電」強項,研判短期內中國大陸仍須仰賴臺灣的先進製程。

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