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2022年东数西算行业研究报告

2022-05-10 06:48   来源:未知   作者:admin

  “东数西算”即“东数西算工程”,指通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。简单地说,就是让西部的算力资源更充分地支撑东部数据的运算,更好为数字化发展赋能。

  “东数西算”中的“数”,指的是数据,“算”指的是算力,即对数据的处理能力。“东数西算”是通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。

  2022年3月,提请十三届全国人大五次会议审查的计划报告提出,实施“东数西算”工程。数字时代正在召唤一张高效率的“算力网”。“东数西算”是把东部密集的算力需求有序引导到西部,使数据要素跨域流动。打通“数”动脉,织就全国算力一张网,既缓解了东部能源紧张的问题,也给西部开辟一条发展新路。

  2022年2月17日,从国家发改委获悉,国家发改委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。

  2022年2月19日,腾讯云、阿里云、快手等表示,已经在“东数西算”算力枢纽节点地区布局或投产了数据中心。

  2022年2月,据国资委网站,中国联通明确新战略,全面承接国家“东数西算”工程,制定了《建设新型数字信息基础设施行动计划》和《算网融合发展行动计划》。

  实施“东数西算”工程,对于推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通等意义重大。“东数西算”工程的实施,有利于以下几个方面:

  有利于提升国家整体算力水平,通过全国一体化的数据中心布局建设,扩大算力设施规模,提高算力使用效率,实现全国算力规模化集约化发展。

  有利于促进绿色发展,加大数据中心在西部布局,将大幅提升绿色能源使用比例,就近消纳西部绿色能源,同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施,持续优化数据中心能源使用效率。

  有利于扩大有效投资,数据中心产业链条长、投资规模大、带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设,将有力带动产业上下游投资。

  有利于推动区域协调发展,通过算力设施由东向西布局,将带动相关产业有效转移,促进东西部数据流通、价值传递,延展东部发展空间,推进西部大开发形成新格局。

  东数西算工程对数据中心设计、PUE、网络运维等方面都提出了较高的要求,满足相关标准,具备较强综合实力的公司可以充分把握东数西算市场机遇,关注数据中心全生命周期全产业链上下游的发展机会,如数据中心、网络、供配电设备、制冷设备、ICT设备、数据服务等市场。各环节相辅相成,协同发展,都在一定程度上利好。

  数据中心产业链条长、覆盖门类广、带动效应大。“东数西算”工程首先将直接带动土建工程和主干网的建设;其次是IDC数据中心的建设和IT设备的采购;最后将会传导至云和基础软件环节。预计未来信息通信行业在上述新领域发展的规模效应将逐渐体现,行业内企业将通过不断的产品和服务升级实现收入和利润水平的持续提升。

  从投资构成来看,服务器在投资额占比最大,投资占比为69.28%;除服务器外的IT设备占比依次为交换机(8.31%)、路由器(2.31%)、光模块(6.91%)以及光纤连接器(0.25%)。IDC系统占比为12.93%,其中土建装修投资占比17.10%、供配电系统46.82%、冷源空调暖通系统15.35%。

  在“新基建”背景下,未来将有大量社会资本投入到数据中心等算力基础设施建设中。从产业链的角度看,算力提供者、网络运营者、服务提供者和服务使用者均会出现多方参与的情况,而电信运营商结合5G无线接入网、IP承载网和光纤骨干网的优势,在连接算力的网络运营领域有望继续占据主导地位。在5G时代“联接+计算”的经营模式下,算力网络化后将出现3种业务提供模式。

  以管道模式为代表的流量经营,是电信运营商目前开展最广泛的业务形式。通过多年的积累,国内三大运营商均有较为优质的管线、光纤、IDC机房、接入局站等资源。在3G/4G时代,CDN以及IDC的经营模式也为运营商所大量尝试,但是事实证明,这种售卖底层基础资源的方式业务附加值低,商业前景比较黯淡,并且若网络在云网价值链中的占比过低,最终将不利于整个产业的发展。

  因此在5G时代,电信运营商对基础资源的售卖变得更加谨慎,希望通过基础资源结合其他合适业务的方式,提供更高的业务附加值以增加销售收入。

  互联网和移动互联网的巨大成功见证了平台模式的崛起,随着应用上云进程的不断加快,国际国内各大互联网巨头均已在云计算领域全力投入,并积极布局边缘云市场与服务。在云服务方面,国内三大运营商也进行了积极布局,在打造自身公有云、电信云平台基础上,结合边缘的网络覆盖优势投身MEC平台研发、边缘业务服务、专网能力建设等领域。

  但由于技术背景、管理模式、运营思路等方面的差异,未来电信运营商主导的云平台与互联网公司的云平台、行业云平台将会长期并存,谁将在“联接+计算”的一体化服务场景中取得优势还难有定论。

  除上述两种模式外,算力网络为电信运营商提供了另一种可能,即结合IPv6+等数据通信新技术,打造智能网络,结合网络可编程特性和云原生轻量化计算特性,通过“弱平台+强网络”的方式,在平台的集中控制之外,更多地尝试通过网络的分布式协同实现对网内各种服务的合理调度和资源的有效配置。

  (1)按照部署模式,云计算分为公有云、私有云以及混合云三类,2020年我国云计算市场规模达2091亿元,同比增长57%;公有云市场规模达1277亿元,同比增长85%,占云计算市场的61%。

  (2)按照服务模式,云计算分为IaaS、PaaS以及SaaS三类:IaaS提供基础服务;PaaS服务主要提供中间件、操作系统及运行环境等平台性质的服务;SaaS服务主要提供应用、数据分析管理等方面的服务。根据中国信通院报告,2020年我国IaaS、PaaS和SaaS的市场规模分别占云计算市场的66%、12%和22%。

  (3)我国公有云市场IaaS更成熟。根据中国信通院报告,2020年,我国SaaS、PaaS和IaaS市场规模分别为278亿元、100亿元和895亿元,分别同比增长43.1%、145.3%和97.8%,IaaS层发展越发成熟。其中公有云IaaS提供商主要有阿里云、腾讯云、华为云和天翼云等。

  (1)存算分离:传统计算机使用硬盘存储数据,使用CPU计算,存与算之间通过计算机总线链接。未来的云计算技术需要突破传统计算模型的限制,实现数据远距离传输,并保障存与算之间实时运行。美国云计算巨头Snowflake提出大数据存算分离机制,开发出了面向服务的体系结构,该结构由高度容错和独立可扩展的服务组成,这些服务通过RESTful接口进行通信,分为服务层、计算层、存储层三个体系结构层。该技术能够按需调用所需数据,实现数据远距离传输与计算,为“东数西算”的推进提供技术解决方案。

  (2)企业数据资源一体化体系:随着云计算的高速发展和大数据时代的演进,企业数据中心亦逐渐走向云化大趋势,未来超大型企业的数据中心将采用“前店+后厂”的模式,“前店”布局在粤港澳等需求旺盛区,“后厂”布局在西部,通过超远距离的数据调用进行数据计算。

  “东数西算”将降低企业获取云服务负担,为实现存算分离提供机遇。“东数西算”的推动下,以土地和绿电为代表的西部丰富的廉价资源将被利用,企业获取云服务的成本将降低,更多中小企业将获得上云机会。我们测算“东数西算”在电费方面将节约3000亿元,其中云计算企业将率先收益,进一步释放利润。

  我国70%的公有云业务为IaaS业务,在解决跨省运营商结算问题的前提下,60%的公有云IaaS业务可通过“东数西算”实现。从业务来看,IaaS分为计算密集型、存储密集型、网络密集型三类,三类业务的产值比例为3:1:3,其中计算密集型和存储密集型适合在西部部署。同时,PaaS和SaaS的较多业务也可在西部落地。

  算力及算法不断突破,AI向规模商用阶段迈进。人工智能产生于1956年在美国达特茅斯学院举行的“人工智能夏季研讨会”,至今已有60年的发展历史,大致经历了三次浪潮。在人工智能的前两次浪潮当中,由于技术未能实现突破式进展,相关应用始终难以达到预期效果,无法支撑起大规模商业化应用,最终在经历过两次高潮与低谷之后归于沉寂。

  近年来,随着计算机视觉、语音识别、知识图谱等技术快速发展,以2016年AlphaGo战胜人类棋手为标志,人工智能浪潮迈入新的发展阶段。2021年DeepMind团队开源AlphaFold2数据集,利用人工智能技术解决蛋白质结构预测问题,这一于生物领域取得的前瞻性进展表明AI算力提升及算法的不断突破创新。人工智能算力和算法的不断突破创新为其规模商用奠定了坚实的基础,“AI+行业应用”是未来AI发展的重点。

  深度学习突破传统算法算力极限,解决多场景高复杂度问题。随着机器视觉在不同应用行业、场景的扩展,往往需要面临复杂结构、细微差别、背景噪声等问题,传统算法的算力难以支撑。机器学习及其下沿分支的深度学习技术应运而生。以深度学习为代表的AI算法学习能力强、适应性好,能够有效加强复杂环境下图像识别精度,增强数据处理与模拟能力。

  东西算力供需失衡,“东数西算”优化配置。根据发改委数据,截至2022年2月,我国数据中心规模已达500万标准机架,算力达到130EFLOPS,预计每年仍将以20%以上的速度快速增长,但是我国数据算力在东西部地区分布不均衡,存在资源与需求不匹配的问题。而算力、算法与数据是人工智能产业发展的三大要素。其中AI算法在视觉、语音、自然语言处理等领域的突破将助力东数西算在全国范围内实现算力资源的优化配置:算力需求将广泛打开,遍及政务、学术科研、资源调度等各方面。预测未来算力60%的需求都来自于AI。

  从技术探索走向规模商用,“AI+行业应用”成为人工智能的发展重点。我们认为在当前AI技术趋于成熟、后续技术迭代逐渐放缓的情况下,人工智能此轮发展已经从前期技术探索阶段走向了行业规模商用阶段,主要的发展方向将从技术研发走向产业化落地,AI技术+行业应用是未来AI的发展重点。

  因此,我们认为当前人工智能已经从AI走向AI+,特定行业的数据积累+场景化落地能力将成为AI企业的新壁垒。从下游行业的落地情况来看,我们认为AI+视频物联、AI+教育、AI+制造、AI+医疗有望成为人工智能率先落地、且具有巨大发展空间的产业方向。根据艾瑞咨询数据预测,到2026年中国人工智能核心产业规模将达6050亿元,其带动的相关产业规模更是高达21077亿元。随着人工智能技术的不断突破创新,AI有望在更多领域赋能,打开市场空间。

  数据要素市场不可或缺,我国数据交易发展空间巨大。数字经济背景下,作为核心资源的数据亟需合适的流通渠道以实现价值挖掘。目前,我国有超过20个省市区提出建设大数据交易中心,已经初步形成数据交易格局。但我国数据要素市场仍旧存在不足:

  (1)数据资源流通问题:我国公开数据交易平台普遍规模较小,超50%的数据交易平台年流量低于50笔。同时,涉及千万量级的用户隐私数据泄露事件频发,数据“黑市”交易活跃。

  (2)数据要素市场割裂:一方面政府数据开放刚刚起步,全国开放数据规模仅为美国的11%,企业生产经营数据中来自政府的仅占7%。另一方面,区域、产业、企业内部以及之间的数据壁垒依然突出。

  (3)定价与确权难题:不同于大多数商品“先了解后使用”模式,数据的了解与使用过程重叠,导致数据的交易流通确权与定价难度远大于其他产品。我们认为,在这些问题背后一方面是数据要素市场需要全新的模式,其发展仍旧有巨大的瓶颈问题;另一方面,也体现出了其背后所蕴含的巨大的市场空间。

  海内外数据交易中心日新月异,打通数据要素流通至关重要。从海外来看,国外数据交易平台自2008年起步,采取完全市场化模式发展至今,既有美国的BDEX、Ifochimps等综合性数据交易中心,也有很多专注细分领域的数据交易商,如位置数据领域的Factual,经济金融领域的Quandl,国内方面,在政策的积极指引下,国内大数据产业链雏形初步形成,未来将围绕三个路径构建数据要素市场:

  (2)数据开放:即政府数据面向全社会的开放。数据开放起源于欧美。美国将政府数据看作公共物品,向社会免费开放,而欧洲则采取补偿模式,政府在开放数据时可收取一定费用。目前,我国总体沿用美国的免费数据开放模式。

  (3)数据交易:包括政府面向市场探索数据的增值服务;政府采购社会化数据,弥补政府数据的不足;市场化主体之间的数据交易。

  “东数西算”打造数据要素市场基础,促进数据要素的流通与价值进一步挖掘。全国一体化大数据中心是培育超大规模数据要素市场的技术层基座。目前全国一体化大数据中心由“数网”“数纽”“数链”“数脑”和“数盾”构成,其中“数网”和“数纽”是“东数西算”的建设要点,主要是对各类数据中心和云计算资源进行统筹和调度,为数据的流动提供软硬件保障;“数链”是推动数据流通融合的重要环节,包括数据组织关联、数据可信流通、数据质量评估等模块;“数脑”主要是应用导向,为政府治理和产业发展提供决策支持;“数盾”则是为整个全国一体化大数据中心提供可信安全计算存储环境。

  我们认为,“东数西算”是我国建立超大规模数据要素市场进而赋能数字经济的第一步。在硬件先行之后,数据的流通、应用、安全环节的建设与催化将持续落地。

  中华人民共和国国家发展和改革委员会(National Development and Reform Commission),简称国家发展改革委,是国务院组成部门,为正部级。

  中国中央网络安全和信息化委员会,2018年3月,根据中共中央印发的《深化党和国家机构改革方案》,将中央网络安全和信息化领导小组改为中国中央网络安全和信息化委员会。

  国家能源局,能源局属于政府职能部门副部级单位,由正部级单位国家发改委管理。国家能源局成立于2008年,政府职能部门副部级单位,发改委直属机构,机构共设综合、政策法规、发展规划、能源节约和科技装备、电力、煤炭、石油天然气、新能源和可再生能源、国际合作司九个司。

  继2021年底,宁夏、内蒙古、贵州、甘肃四地被批复启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点之后,2022年2月,发改委等部门同意粤港澳大湾区、成渝地区、长三角地区、京津冀地区启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,涵盖8个枢纽节点10个数据中心集群的“东数西算”工程正式启动。

  “东数西算”将现有8大枢纽节点分为两类,一类是以京津冀为代表的东部区域,用户规模大、应用需求强烈,原则上建设不超过两个数据中心集群;另一类是以贵州、内蒙为代表的西部地区,可再生能源丰富,数据中心绿色发展潜力较大,原则上布局1个数据中心集群。不在此次8大枢纽节点的地区,则面向本地业务需求进行绿色集约化管理,后续可能增加枢纽节点。

  资料来源:千际投行,资产信息网,《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,东兴证券

  估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。

  地区分布来看,西部大型/超大型数据中心较少。当前我国数据中心主要集中在北京、上海、广州及周边地区,整体呈现“东部沿海居多,核心城市集中,中、西、北部偏少”的格局。造成这一现象的主要原因是下游需要求占比较大的互联网企业大多分布在核心城市,满足这一需求的核心网建设也大多在一线年我国北京、上海地区可用机架数分别约为65、62万个,而中、西部2019年整体可用机架数为30、46万个,差距仍然较大。

  上架率角度,西部地区IDC上架率最低,明显低于平均水平。根据《2021年中国数据中心市场报告》,目前全国整体上架率在50.1%,华东、华北、华南约为65%-68%,而西部地区的西北和西南分别为34%和41%,远低于平均水平。大型、超大型数据中心来看,据《全国数据中心发展指引2018》统计,目前我国超大型数据中心上架率仅为34.4%,总体水平仍有较大提升空间。

  东部地区严格的用水用电指标一定程度上加剧了数据中心的发展瓶颈,所以近年来我国有序在内蒙古、宁夏等地区建设超大型数据中心。虽然西部具备较为明显的耗能优势,但从上架率角度看实际效果远不及东部平均水平,我们认为主要在于西部地区网络的跨域远距离流通能力仍有提升空间。

  (1)首先是西部地区核心骨干网数量依然较少。在网络建设过程中,降低时延的最有效方法之一就是核心骨干网增加、光纤直连、跨运营商互联节点,可以降低网络传输过程中的跳数,从而大大降低时延。但当前国家级互联网骨干直联点主要分布在北京、上海、广州、成都、武汉、西安、南京贵阳和福州等地,西部地区超大型数据中心集聚的内蒙古呼和浩特、宁夏中卫、河北张北等地均无网络直联点布局,由于其远离骨干网,铺设专线成本较高,将影响网络时延体验,也就难以承担东部分流的算力需求。

  (2)长距离传输会造成一定网络时延。网路时延主要包含四类:节点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延。其中传输时延是路由器推出分组所需要的时间,它是分组长度和链路传输速率的函数,传播时延是一个比特从一台路由器传播到另一台路由器所需要的时间,与两台路由器之间距离有关。长距离传播下回造成一定网络时延,但可以通过引入边缘计算、核心网功能下沉等方案降低时延,满足“低时延”要求。

  (3)西部地区网络传输速率仍不及东部、中部水平。过去我国西部地区网络速率低于平均水平,根据2019年《中国宽带速率状况报告》,2019年Q2我国西部地区平均移动宽带下载速率为22.88Mbit/s,低于全国平均速率的23.58Mbit/s。主要原因之一为西部地区的带宽较小,而带宽越宽,也就是我们能以更多的频率在网上传输数据,同一时刻可以传输的信号就有更多的频率可以去表示,传输的信息就越多。综合来看,中西部地区骨干网、带宽等建设仍有空间。

  资料来源:千际投行,资产信息网,2019年《中国宽带速率状况报告》,西部证券

  “东数西算”工程于2022年2月正式启动,有望引导资金向枢纽节点投资,直接拉动数据中心投资建设。根据我们梳理,目前张家口、韶关、重庆、天府、贵安、庆阳、中卫、和林格尔等集群或所在地区已给出了较为具体的十四五期间数据中心建设目标。

  据发改委统计,年初以来全国10个国家数据中心集群中,新开工项目25个,数据中心规模达54万标准机架,算力超过每秒1350亿亿次浮点运算,约为2700万台个人计算机的算力,带动各方面投资超过1900亿元。其中,西部地区投资比去年同期增长6倍,投资总体呈现出由东向西转移的良好趋势。预计“十四五”期间,大数据中心投资还将以每年超过20%的速度增长,累计带动各方面投资将超过3万亿元。

  运营商对东数西算的投入重视度持续提升:从3家运营商披露的资本开支规划来看,东数西算均作为重点投入方向:中国移动规划2022年算力网络资本开支480亿元,投产对外可用IDC机架达约45万架,累计投产云服务器超66万台;中国电信2020年至2022年(预计)产业数字化占资本开支的比例或由15.6%上升至30%,其中2022年计划IDC投入65亿元(增加4.5万机架),算力投入140亿元(增加16万云服务器),2022年算力规模达3.8EFLOPS,同比增长超80%。中国联通也将围绕国家东数西算8大算力枢纽节点,优化扩大5+4+31+x的资源布局。

  数据中心市场巨大,成倍撬动数字经济。根据中商产业院数据,2021年中国机架数量约429万架,近五年CAGR约28%。分三种情况预测:

  (1)乐观情况:我们测算“十四五”期间机架增量约达728万架,以单价15万元来估算,机架建设规模约1.09万亿元;

  (2)中性情况:机架增量机架约达500万架,机架建设规模约7560亿元;

  (3)悲观情况:机架增量机架约达300万架,机架建设规模约4500亿元。机架建设规模约通常包含网络设备、骨干网络与大部分电力设备。根据IBM数据,我们测算机架成本为数据中心CapEx的62.6%。因此乐观情况下,数据中心建设价值约1.75万亿。

  与此同时,新基建也将带动数字产业化,如数据清洗和标注。根据IDC《2020全球计算力指数评估报告》,计算力的提升与数字产业的撬动比为1:3.3。基于此比例与摩尔定律等技术进步因素,我们测算数据中心投资带来的数字产业化增加值在乐观、中性、悲观情况下分别约25万亿、17万亿和4万亿。根据前瞻产业院数据,数字产业化在数字经济中占比逐年下降,2019年达19.8%,产业数字化则逐年提升至80.2%。用以上比例测算,相应产业数字化增加值在乐观、中性、悲观情况下分别约102万亿、70万亿和42万亿。

  从数字经济整体的规模来看,根据信通院数据,2025年数字经济规模将达到60万亿。根据中商产业院数据,2020年我国数字经济规模约39.2万亿元。我们测算,整个“十四五”期间数字经济增加有望达约149万亿规模。

  数据需求结构升级,数据价值进一步挖掘。从数据需求结构来看,目前的西部数据主要用于边缘计算,即实时性要求低的冷数据计算,一方面由于网络跳转造成时延,另一方面也由于数据流转(传输、储存)造成的成本问题。“东数西算”对于数据中心和传输网络的建设与升级有望提高传输效率和降低流转成本,最终达成更高等级的协同效应:智能制造、无人机、VR等对时延要求稍高的产业也可通过云来使用西部的算力。未来西部算力的应用并不局限于目前界定的备份、模型演练等冷数据场景,西部数据枢纽的价值将进一步提升。

  海外认清数据价值,抓紧投资数据经济。目前,各国均依托于自身优势发展数字经济:中国优势在于政府支持与完整的工业体系、美国依托于先进技术、欧盟较早探索数字生态,其中德国依托先进的制造业成为全球制造业数字化标杆。与此同时,日本、欧盟也制定了5G、光纤等新基建计划并给予预算支持;美国则计划对于先进制造业等新兴技术开启一轮约3000亿美元的投资。截至2020年,在数字经济建设方面,美国体量一骑绝尘,超我国两倍,位居第一。我国虽位处第二,但仍有加强空间,数字经济大有可为。

  《“十四五”信息通信行业发展规划》于2021年11月16日发布,十四五期间信息通信行业总体规模进一步壮大、战略基础先导地位进一步凸显。以5G为代表的新一代信息通信技术是拉动新一轮经济增长的重要引擎。基础设施从以信息传输为核心的传统电信网络设施,拓展为融感知、传输、存储、计算、处理为一体的,包括“双千兆”网络等新一代通信网络基础设施、数据中心等数据和算力设施、工业互联网等融合基础设施在内的新兴数字基础设施体系。

  2022年1月印发《十四五数字经济发展规划》,预计到2025年,我国数字经济迈向全面扩展期。《规划》明确了信息网络基础设施优化升级等十一个专项工程,包括:加快建设信息网络基础设施,推进云网协同和算网融合发展,有序推进基础设施智能升级。

  东数西算工程于22年1月启动,涉及4市8省2区。将构建创新大数据中心体系,优化数据中心布局,推动算力资源服务化,加速数据流通融合,深化大数据应用创新,强化大数据安全防护。到2025年,全国范围内数据中心形成布局合理、绿色集约的基础设施一体化格局。

  三大运营商伴随公司资本投入结构优化,持续加大云产业链投入。BATH(百度、阿里、腾讯、华为)云Capex持续提升。

  在3G牌照发放2-5年内出现微信、腾讯视频、滴滴、网易云音乐等热门应用,户均DOU从2019年的27.6M飙升至2014年的215M,增长近7倍;

  在4G牌照发放2-3年内出现王者荣耀、抖音、拼多多等应用/平台,掀起手游以及短视频风潮,4G时期,户均DOU从2015年的389M上涨至4.64G,增长超11倍;

  5G发牌至今,尚未有爆款应用爆发,DOU从2019年的7.82G提升至14.72G,涨幅不足1倍,5G时期的流量增长仍未达量级。

  数据中心和数字经济的能耗产出有二重性:IDC每耗费一度电,一方面为IDC运营企业贡献了一定运营产值,另一方面为运行在其上的各种云计算、大数据、互联网服务等应用类产业贡献了大量运营产值。因此国家对于IDC行业的监管方向是:推广节能技术、提升资源利用率、推动老旧小散向规模化集群+智能化边缘转型升级,而非一刀切。因此国家提出在西部建设国家级算力枢纽,目的是引导一部分高耗能的产业和需求走向西部,一方面有效就近消纳西部绿色能源,另一方面也是共同富裕框架下的新经济驱动,同时也缓解东部能源需求的紧张局面。

  数据中心是高耗能环节,“碳中和、碳达峰”相当于对IDC行业的“供给侧改革”。我国数据中心能耗已占全社会总能耗的2%,占全国建筑总能耗的10%,相当于三峡水电站全年的总发电量(988亿kW·h)。数据中心一般全年运行要求不中断,年运行时长达到8760小时。我国数据中心用电总量已经超过了上海全社会用电总量(1566.7亿kW·h),为1608.89亿kW·h,占中国全社会用电量的2.35%,占第三产业用电量的14.9%;2023年中国数据中心总用电量将达到2667.92亿kW·h,年复合增长率达到10.64%2。

  在全社会数据与算力爆发的需求下,数据中心功耗密度不可避免地迅速提升。过去单个机柜功率一般在3-6kW左右,而高性能超算数据中心的机柜功率可以达到20-30kW,一个10万服务器规模的数据中心功率可达4.5万kW,年耗电量可达4亿kW·h。

  整体减碳空间极大。当前我国数据中心行业70%左右的电力供应仍来自煤电,清洁能源的替代空间极大;内部ICT设备以及散热系统需要消耗大量电能,其中冷却成本占到总能源成本的50%。而ICT设备-直流交流电源设备-配电设备-UPS-散热设备链条上每个环节都可以通过集约化、定制化以及新技术替代的方式实现能耗节约。

  目前,我国数据中心行业市场竞争参与主体主要包括基础电信运营商、第三方数据中心服务商、企业自建三种类型。基础电信运营商(三大运营商)拥有核心网络资源、充足的带宽资源和遍布全国的资源,同时具备丰富的企业客户及合作伙伴生态,在5G时代来临下积极加大数据中心投入,但大多为自用,并不向外提供IDC服务。

  第三方IDC运营商是指提供机柜租用、带宽租用、主机托管、代理运维等数据中心服务的企业。与构建数据中心主要为支持销售自身带宽的基础电信运营商不同,第三方IDC运营商可以提供多个网络的连接服务,并且网络不以运营商和省份边界划分。

  从我国数据中心市场竞争层次来看,我国IDC市场以运营商为主,目前三大运营商占据62%左右的市场份额,其机房遍布全国,在核心城市的IDC资源布局不多且客户较为分散;其余的市场以第三方数据中心厂商为主,主要为满足核心城市的IDC需求,如云计算、互联网、金融客户需求等,弥补供需缺口,具备一定的资源稀缺性壁垒。

  总体来看,目前我国数据中心市场集中于三大运营商,CR3为62.3%。此外,第三方运营商的龙头效应显著,据中国信通院云大所发布的《中国数据中心第三方运营商分析报告(2020)》显示,我国Top10第三方运营商占据第三方IDC市场份额约45%。

  数据中心行业企业中,基础运营商依靠其垄断地位获得行业先发条件,目前中国电信已发展成为国内市场规模最大的数据运营商。从代表性第三方IDC运营商运营情况来看,世纪互联是国内IDC行业的标志性公司,主要以零售模式销售,收入规模处于业内领先水平。

  万国数据是目前国内IDC业务成长性最高的公司。光环新网是北京地区主要的互联网综合供应商之一,其主营业务为云计算和IDC及其增值服务等。宝信软件由宝钢控股,并且以批发业务为主。数据港是A股中专注提供IDC托管服务的公司,规模尚小但成长迅速,以批发型业务为主,与阿里巴巴合作紧密。

  从五力竞争模型角度分析,数据中心行业为技术密集型行业,进入该行业具有很高的技术壁垒,但是另一方面,数据中心近几年快速发展,行业吸引力仍然较强。目前行业集中度较高,主要份额集中在头部运营商,进入行业势必遭受企业反击。

  随着5G和云计算技术的发展,数据中心行业发展将迎来巨大机遇,该业务模式被替代的可能性较小。上游IT设备、电源设备(UPS、变压器等)、土地、制冷设备等产品的标准化程度较高,数据中心行业对上游供应商议价能力相对较高。

  数据中心行业下游应用领域广阔,数据中心数量相较于需求量而言整体上处于供不应求的状态,因此数据中心行业对消费者的议价能力较强。

  佳力图是国内具有领导地位的机房空调专业制造商和机房环境一体化解决方案服务商。公司自成立以来,一直专注于数据机房等精密环境控制技术的研发,是一家为数据机房等精密环境控制领域提供节能、控温设备、一体化解决方案以及相关节能技术服务的高新技术企业。

  英维克是国内技术领先的精密温控龙头,聚焦精密温控节能产品和解决方案。公司自成立以来,一直专注于数据机房等精密环境控制技术的研发,致力于为云计算数据中心、通信网络、物联网的基础架构及各种专业环境控制领域提供解决方案,“东数西算”项目中提供节能技术。

  作为业界领先的互联网综合服务提供商,主营业务为互联网数据中心服务(IDCa及其增值服务、IDC运营管理服务)、互联网宽带接入服务(ISP)以及云计算等互联网综合服务,在数据中心建设及运营方面积累了二十年的经验,2016年开始公司积极布局云计算市场,推进云产品的开发和拓展,2022年顺应“东数西算”项目将有广阔前景。

  Equinix是全球数据中心行业无可争议的领头羊,Equinix是全球领先的数据运营商。在美洲、亚太、欧洲及中东14个国家(地区)的31个市场运营着94个国际业务交换。它曾经宣布计划收购Verizon的数据中心业务,有望获得更庞大的市场份额。全球重要客户包括:亚马逊网络服务、微软Azure、eBay、领英、奈飞、通用电气、雪佛龙、彭博社、纳斯达克、AT&T、T-Mobile及另外许多知名公司。

  全球领先的超大规模云计算提供商是Ascenty公司的大部分客户群。美国数据中心运营商Digital Realty Trust公司曾经以18亿美元收购巴西数据中心运营商Ascenty公司。Ascenty公司在巴西为一些世界上最大的超大规模云平台提供数据中心。之前Digital Realty公司以78亿美元收购杜邦Fabros科技公司,使其成为北弗吉尼亚州最大的超大规模数据中心运营商。

  Digital Realty在北美、欧洲、东南亚和澳大利亚四大洲30多个不同的市场运营数据中心,但其业务主要是在美国。它声称拥有“创行业记录的10年来99.999%”可用性和适应未来的战略。

  美国第三大电信运营商CenturyLink,在北美、亚洲、澳大利亚、英国和德国CenturyLink主要以一家互联网服务提供商而享誉世界。公司曾经将数据中心业务卖给了一群投资者,投资者将以Cyxtera Technologies这个品牌名来运营这块业务。然而,CenturyLink还保留了Cyxtera10%的所有权。它计划将出售数据中心业务所得的收入用来部分支付收购Level3通信公司的成本。一旦这笔收购达成,有望大幅提高其全球市场份额。

  Cyxtera拥有57个数据中心,建筑总面积为241,548平方米,电力总容量为195兆瓦。根据交易条款,大约700名CenturyLink的员工将移交过渡到Cyxtera。

  多项政策出台控制数据中心能耗,预计未来政策对IDC供给仍保持控制态度。2020年,受新基建政策刺激,数据中心供给出现大量增加的情况,行业竞争趋向激烈,部分地区出现供给明显过剩的情况。2021年11月30日,发改委印发《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》,要求数据中心进行绿色化改造。北京上海等地陆续将数据中心用电接入监测,对能耗超标的数据中心采取上涨电价方式,PUE高的数据中心不但要承受较高的电费,甚至面临关停。预计未来政策对数据中心供给仍保持谨慎态度,随着部分过剩产能被消化,行业竞争有望改善。

  碳中和背景下,能源利用效率成为新的准入门槛,能效管控优秀的IDC将脱颖而出。目前,政策对IDC厂商提出能源效率水平的指标,诸如PUE、COP、AEER等指标成为筛选数据中心玩家的标准。根据多地已出台政策,目前PUE1.4是多地政策的最低标准。根据CDCC数据,目前我国仅有40%数据中心玩家符合这一标准,其余玩家将面临改造或者退出。我们认为,碳中和背景下,随着过剩产能的出清,行业格局有望走向集中,有着优秀能耗管控的数据中心厂商将脱颖而出。

  机房空调产生的能耗占数据中心总能耗的40%,从制冷端着手是降能耗的最有效方式。根据IDCC数据,数据中心能耗中,将近40%由空调系统产生,35%由服务器、交换机等网络设备产生。在要求算力的情况下,要想降低数据中心能耗,从制冷端着手是最有效可行的方式。

  先进制冷技术能有效降低PUE值,重要性愈发凸显。目前,以间接蒸发制冷、液冷、海水冷却等为代表的技术能大幅降低PUE水平。根据CDCC数据,目前部分数据中心使用的传统制冷方案PUE值均在1.4及以上,而间接蒸发冷机组可以实测PUE可以达到1.25,磁悬浮相变热管可以将PUE降至1.09。因此,先进制冷技术将愈发成为未来数据中心主流技术。

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