互联网、云计算、大数据、人工智能、边缘计算等技术快速发展，5G和物联网时代已经到来。随着信息技术快速发展，以及政府对信息化发展不断重视，数据中心作为海量数据的承载与传输实体，成为各行各业发展的关键基础设施，为经济社会发展提供了有力支撑。

2020年3月初中央政治局常务委员会提出，要加快数据中心等新型基础设施建设进度。疫情期间，学校远程上课、企业远程办公，众多云服务也在彰显数据中心发挥的巨大作用。数据中心已经在国家发展中起到了关键性、基础性、战略性的作用。

一、数据中心发展进入“快车道”，成为耗电大户

数据中心成为经济发展新动能的有力支撑。广东、北京等地“十三五”规划中将新一代信息技术产业作为发展重点；内蒙古着力打造中国北方大数据中心；贵州提出到2020年大数据、云计算应用和服务水平居全国领先地位；重庆、甘肃、新疆等地也相继出台政策扶持数据中心发展。在政策支持下，数据中心快速发展。

从产业分布来看，目前数据中心主要分布在通信、互联网、公共机构、金融、能源、生产制造等领域，在企业上云、数字经济、智慧城市等趋势的带动下，数据中心分布领域将进一步拓展。

从数据中心数量来看，目前我国规模以上的数据中心保有量已超6万个，预计2020年，规模以上的数据中心保有量将超过8万个。

从机架数量来看，2015年以来数据中心机架数量年均增速为20%左右。2018年，全国大型及以上数据中心的总机架数已达204万个，预计到2020年、2025年数据中心机架数量分别达到498万、802万个。

从处理数据量来看，2015年以来数据中心数据处理量年均增速达到95%以上，2018年数据处理量已达314亿GB。预计到2020年、2025年数据中心数据处理量分别达到452亿GB、1125亿GB。

从保有面积来看，2015年以来数据中心保有面积年均增速为10%左右，2018年数据中心保有面积已达2021万平方米。预计到2020年、2025年数据中心保有面积分别达到2445万平方米、4295万平方米。

从市场角度看，2018年中国数据中心业务市场总规模达1228亿元，同比增长29.8%。2019年我国数据中心市场规模达到1560.8亿元，同比增长27.1%，远高于世界平均水平（约11%），成长空间较大。预计在2021年，中国数据中心业务市场规模将超过2700亿元，年复合增长均在30%以上。

从用电量看，全国数据中心的耗电量已连续8年以超过12%的速度增长。2009年，我国数据中心电耗占全国总电耗的1%，在2015年达到1000亿kWh级别，相当于三峡水电站一年的发电量，在2018年达到1608.89亿kWh，超过上海市2018年全社会用电量（1567亿kWh），占全国全社会用电量比重为2.35%，仅次于有色金属（8.38%）、黑色金属（7.93%）、化工（6.52%）、建材（5.12%）、金属制品业（3.33%）和纺织业（2.39%）等行业。《点亮绿色云端：中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》报告预计2023年中国数据中心总用电量将达到2667.92亿kWh，未来5年（2019年-2023年）将增长66%，年均增长率将达到10.64%。该增速高于多数传统行业用电增速并领跑新动能行业用电增速，成为电力需求新的增长点。

预计到2020年，我国数据中心耗电量将突破2000亿kWh，占全社会用电量比重上升至2.7%，到2030年将突破4000亿kWh，占全社会用电量比重上升至3.7%。

图1数据中心用电量及占比

二、数据中心发展特征及趋势

2.1边缘数据中心更多

物联网及5G建设在国内全面展开，将伴随更多业务应用和数据出现。如5G关键技术网络传输速度比4G快100倍，网络时延比4G缩短50倍，无人驾驶，智慧家居等新兴行业也会随着5G而爆发，这些行业产生的数据量非常可观，同时会催生更多更复杂应用的出现，衍生出更多大量的数据。这些数据都需要数据中心存储、处理。随着5G的加速推进，核心数据中心体量更大，边缘数据中心数量更多。大数据对云端数据中心造成巨大压力，使得数据中心越来越庞大。同时部分数据将会在边缘端进行处理，推动边缘数据中心的形成。

2.2建设绿色数据中心，降低能耗

随着数据中心的大量建设，数据中心将面临日益增长的资源和电力需求，绿色数据中心是数据中心发展的必然。数据中心的节能化、绿色化，也一直是国家相关部委和各地方政府关注的问题，并出台了不少相关政策。

2012年工信部节能与综合利用司印发《工业节能“十二五”规划》，其中明确提出：重点推广绿色数据中心、绿色基站、绿色电源，统筹数据中心布局、服务器、空调等设备和管理软件应用，选址考虑能源和水源丰富的地区，利用自然冷源等降低能源消耗，选用高密度、高性能、低功耗主设备，积极稳妥引入虚拟化、云计算等新技术。

2015年工业和信息化部联合国家机关事务管理局、国家能源局制定了《国家绿色数据中心试点工作方案》，并确定了84个国家绿色数据中心试点单位。

2019年工信部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，明确提出要建立健全绿色数据中心标准评价体系和能源资源监管体系，打造一批绿色数据中心先进典型，形成一批具有创新性的绿色技术产品、解决方案，培育一批专业第三方绿色服务机构。到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平。

2.3布局优化，西部成为迁移区

鉴于数据中心占用土地资源、用能资源过大，目前部分城市出台新政策以限制数据中心的发展。如《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018年版)》明确规定中心城区全面禁止新建和扩建数据中心。《上海市推进新一代信息基础设施建设助力提升城市能级和核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）》中要求新建机架控制在6万个，总规模控制在16万个，推动数据中心节能技改和结构调整，存量改造数据中心PUE不高于1.4，新建数据中心PUE限制在1.3以下。

随着产业发展，东部地区用电负荷升高，电力供应紧张，数据中心企业出于自身发展、成本等因素，逐步迁往电价优惠，自然条件适宜、可再生能源丰富的西部等地区。《全国数据中心应用发展指引（2018）》指出：北京、上海、广州、深圳等一线城市数据中心规模增速放缓，其周边地区数据中心规模快速增长，网络质量、建设等级及运维水平进一步提升，逐步承接一线城市应用需求。西部地区数据中心网络、运维质量不断完善，冷存储业务、离线计算业务开始上线，数据中心利用率正在不断提高。

三、数据中心与电网之间关系分析

3.1电网为数据中心提供安全稳定高可靠供电

数据中心承载着行业客户最核心的价值数据，所以安全和可靠运行，也一直是数据中心始终不变的要求。以金融行业为例，银行网点就是银行的神经末梢，稳定性是一切业务运转的核心，要求业务连续稳定，不能中断，同时要保证数据的完整性、可审计性、可追溯性、一致性。这就要求电网具备高质量的供电能力，保障电网安全稳定运行、保障数据中心的电能质量达标、保障数据中心高可靠性供电。

西部省份相继出台了一系列政策扶持数据中心的建设。受此影响，西部地区数据中心用电量将保持快速增长，从而对电网供电能力提出了更高要求。部分电源支撑能力不足、网架结构薄弱的地区可能出现高峰时段供需紧张局面。蒙西乌兰察布“缺电”是一个典型案例。该地区着力打造“北方大数据中心”，近年来受电力需求快速增长、电源装机不足等因素影响，存在用电高峰时段限电现象。因此，数据中心在西部加速布局，也对西部电网供电能力提出更高要求。

3.2数据中心成为电网公司综合能源服务重点对象

（1）服务一：节能节电服务

能耗密度高是数据中心的重要特征之一。数据中心24小时“连轴转”，昼夜不停的运行方式势必会增加能耗。有统计显示，大数据中心用电成本占到运营成本的60%-70%，节能节电对企业运营至关重要。目前主要用于衡量数据中心能效水平的评价指标是PUE，即平均电能使用效率值。该指标由数据中心设备总能耗除以信息设备能耗得出，基准值为2，数值越接近1意味着能源利用效率越高。PUE越低，数据中心在冷却及其他辅助系统的能耗就越低，总能耗越低。目前大多数数据中心的PUE仍大于2.0，与国际先进水平相比有较大差距。数据中心作为工业领域的大耗能产业，在节能方面的潜力巨大。有专家表示，数据中心节能市场规模将达到85亿元。电网公司可以利用专业优势，针对数据中心用能特性，开展节能节电服务。

（2）服务二：余热利用

数据中心消耗的电能中有近90％转化为热能，且数据中心散热是刚性的。数据中心产出热量一般是60-70度，属于低温余热，如果和取暖负荷匹配精细化，可实现分散式供热站功能。北欧芬兰曼采莱市已有利用数据中心余热供热的实际案例。Yandex公司在数据中心部署废热回收装置，由芬兰萨斯科能源公司将其热空气管道从数据中心接入到曼采莱镇现有供热系统，为当地的曼采莱镇提供热水。Yandex公司数据中心的热回收系统所提供的热水，能够减少2万户居民5%的采暖费。电网公司可以和供热系统合作，实现数据中心余热利用。

（3）服务三：需求侧管理

不同行业和企业的工作性质不同，数据中心的网络分布特征及用电负荷特征差异较大，如政府的数据中心分布广而疏，数据流量集中在工作日，金融机构在业务繁忙的时间段载荷量非常大，晚上则几乎没有任何应用。传统机房是独立的数据中心，不与其他数据中心进行数据传输，而互联网数据中心是通过光纤等网络传输设备互联，数据负荷可在不同的数据中心之间快速传输。数据中心通过数据网络传递数据负荷，可实现数据中心所在电力节点之间的电力负荷的转移。区别于传统柔性负荷仅在时间维度上调节负荷，数据中心可在空间维度上调节负荷，具有较大的时空负荷调节潜力。有专家预测，5G将会给数据中心带来现有应用300倍计算能力的压力。数据负荷体量大，发展迅猛，具备参与需求响应的基础。电网公司可考虑设置合理的需求响应激励和补偿机制，引导数据中心释放需求响应潜力，有效降低电网网损、提高电网运行经济性和安全性。

图2数据中心具备需求响应能力示意图

（4）服务四：多站合一

一线城市数据中心机房属于稀缺资源，未来几年需求量依然较大。但是北京等地开始限制数据中心建设，如北京地区禁止新建、扩建数据中心，上海、深圳对数据中心能耗发布了严格的限制措施。

电网公司拥有数量众多的变电站，在条件适宜的情况下，将原变电站改造为变电站、充换电站(储能站)和数据中心站三站合一。“三站合一”基于模块化数据中心装备和综合能效管理平台，提高单位能效，降低运行成本，提升运营能力。储能站作为高效能数据中心的后备电源，同时参与削峰填谷，提高电网运行稳定性。三站合一，既能支撑电网运行运营、客户服务等对内业务未来的巨量数据井喷，也能支撑向大数据运营、能源金融、资源商业化运营、虚拟电厂等对外业务拓展。2019年下半年，国网天津市电力公司海光寺数据中心完成基础设施专业检测，正式投入运行。作为国家电网系统内首个集变电站、数据机房、能源大数据中心等多功能于一体的多站融合数据中心，将全面支撑天津能源大数据中心建设，深度挖掘数据价值，为政府决策、能源转型、结构调整、产业升级、客户用能提供辅助决策和能效分析服务。

（5）服务五：新能源消纳

内蒙古、宁夏等地方政府充分利用当地资源与气候优势开展了一定程度的可再生能源市场化交易的试点，在促进本地消纳的同时降低了用户采购电力的成本。地理位置布局在西部地区的数据中心可促进可再生能源就地消纳，而分布式云数据中心也可通过内部数据负荷分配，实现消纳远方的清洁能源，减少弃风、弃光率，有利于国家能耗总量和强度“双控”目标的实现。

河北、贵州等地区，已经有部分数据中心实现或计划实现100%使用可再生能源供电的案例。随着中国电力市场进一步向经营性用户放开以及可再生能源消纳机制优化，中国数据中心大规模使用可再生能源的阻碍因素减少。未来数据中心可通过参与电力现货市场交易等更多样化的方式采购可再生能源，提高新能源的消纳比例。数据中心向可再生能源丰富的西部迁移，有利于新能源消纳。

数据中心成为电网企业的重要用户，不仅仅是因为用电量大。数据中心行业是新动能的一个代表，处于数字化转型、可再生能源和“能源转型”的前沿阵地。数据中心的发展需要进一步关注研究，挖掘利用价值。