1、数据中心能耗效率偏低，与先进水平有较大差距
数据中心由计算机机房和支持空间组成，是电子信息的储存、加工和流转中心。数据中心包括互联网数据中心（IDC），企业级数据中心（EDC），国家超级计算中心（NSC），以及边缘网络数据中心。IDC主要为互联网企业、电商以及各类网站客户提供大规模可靠的专业化服务器托管以及空间租用服务。EDC是企业的数据中心，由企业建设并服务于企业的自身业务，为企业提供数据处理、数据访问等信息业务。NSC由国家兴建，是部署有千万亿次高效能计算机的超级计算中心，主要服务于一些对运算能力需求大的项目。边缘网络中心在地理位置上靠近客户，目的是降低延迟，减少网络拥塞，一般作为用户和中央数据中心之间的数据聚合和内容缓存点。
对于数据中心而言，IT和空调制冷设备是数据中心的主要能耗来源，两者通常占数据中心总能耗的85%。IT设备主要由服务器、存储和网络通信设备构成。其中服务器系统用电约占50%，存储系统约占35%，网络通信设备约占15%。
大型数据中心耗电量巨大，单个数据中心年用电量可达1亿千瓦时。据中国移动数据显示，2014年上海移动NQ数据中心首批机房投入使用，整体建筑面积为20,000平方米。共规划机房模块7个,标准机柜1,950个,单机柜功率密度为2-5千瓦，IT设备总功率可达3,900-9,750千瓦。空调制冷方面，若使用纯风冷方案，功耗为5,424千瓦，使用水冷空调，功耗则可以降到4,500千瓦。由此计算上海移动NQ数据中心总体功率超过1万千瓦，年耗电量可达1亿千瓦时。
数据中心能耗组成
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相关报告：智研咨询发布的《2020-2026年中国数据中心IT基础设施第三方服务行业市场竞争状况及投资风险预测报告》
数据中心IT设备能耗来源
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国内数据中心PUE普遍位于1.5~2.0区间内，较先进水平仍有较大差距。衡量数据中心能耗效率的一个重要指标是电能使用效率值（PUE），等于数据中心总设备能耗除以IT设备能耗，PUE越接近于1说明数据中心能耗效率越高。目前国内数据中心PUE大约为1.5~2.0，美国数据中心PUE大概1.0~1.5，国内数据中心能耗效率与国际先进水平比有较大差距。
中国在用数据中心以中小型为主,但在建以大型数据中心为主。工信部对数据中心分类的标准如下图所示，其中标准机架为换算单位，以功率2.5千瓦为一个标准机架。工信部发布的截至2016年底，中国在用数据中心数量为1,641个，中小型数据中心标准机架数量占比为60%，从标准机架数量和数据中心数量来看，中国目前在用数据中心仍以中小型数据中心为主。但从在建情况看，截至2016年底，在建数据中心中，大型及超大型数据中心标准机架数量占比为85%。
随着在建大型及超大型数据中心逐步投运，国内数据中心整体PUE或将降低。中小型数据中心PUE普遍高于大型、超大型数据中心，其原因主要是大型及超大型数据中心能够率先应用先进节能技术以降低PUE，包括液冷服务器、间接式蒸发冷却、高压直流供电等。对照美国数据中心PUE及耗电量的趋势，长期来看，随着数据中心大型化，中国数据中心能耗增长率将下降并趋于稳定。
数据中心分类标准及规模现状（截止2016年底）
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按标准架换算的规模分类
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在用个数
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在建个数
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在用标准机架规模（万架）
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占比
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在建标准机架规模（万架）
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占比
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超大型
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大于10,000
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16
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40
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14.1
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11.3%
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49.6
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39.7%
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大型
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3,000-10,000
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109
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131
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35.2
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28.3%
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56.2
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45.0%
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中小型
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小于3,000
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1,516
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266
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75.1
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60.4%
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19.2
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15.4%
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总数
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1,641
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437
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124.4
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-
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125
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调查显示，美国数据中心耗电量在2000年到2010年间增长了136%，年化增长率达到9%。随后数据中心耗电量增速放缓，在2010-2014年间仅增长4%，美国数据中心耗电量增速降低的主要原因包括超大型数据中心的应用以及PUE的减少。
2、数据中心需求推动增长，带动年耗电量稳步提升
我国移动互联网高速发展，最近三年接入流量增长率均高于100%，数据及流量的增长是数据中心未来增长的重要动力，推动中国IDC市场规模近年增长率在30%左右。计在未来一段时间内，互联网数据中心建设量将保持较快增速，中国数据中心仍处在高速发展期。
数据中心的快速发展推动其用电量增速维持高位， 2012~2016年中国数据中心年耗电量增速保持在12%~16%之间。
2013~2018年中国移动互联网接入流量及增速
数据来源：公开资料整理
2007~2018年中国IDC市场规模及增速
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虽然长期来看能效提升将推动数据中心PUE下降，但是由于智慧城市、云计算等应用带来的庞大需求将会持续刺激数据量的增长，进而推动数据中心耗电量增长，因此预计未来数据中心耗电量仍能维持双位数增速。工信部计划2022年数据中心PUE基本达到国际先进水平，因此假设数据中心耗电量年复合增长率在2020年达到峰值的17%，之后增速逐渐下降到2025年的12%。在上述假设基础上，预计2020年国内数据中心年耗电量约为2,045亿千瓦时，占全社会用电量的2.7%，2025年数据中心年耗电量约为3950亿千瓦时，占全社会用电量的4.1%。
2018~2025年中国数据中心耗电量及增速预测
数据来源：公开资料整理
2018~2025年中国全社会用电量预测
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2018~2025年中国数据中心耗电量占全社会用电量比值预测
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