2025面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性白皮书

面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性1面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性201 概述02 算力拉动全球电力需求03 中国数据中心规模与现状04 中国电力供给结构与低碳转型05 中国数据中心的发展趋势06 面临的挑战07 数据中心低碳解决方案08 结语概述在人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术加速融合的背景下，数据中心作为算力基础设施的核心载体，已成为推动全球数字经济发展的战略基石。中国作为全球最具活力的数字经济市场之一，数据中心产业正迎来规模扩张与结构升级的双重机遇，同时也面临着绿色低碳转型、区域协同发展等关键挑战。为应对上述挑战，数据中心必须重塑电力供应与基础设施策略，采用包括用户侧发电、微电网和先进储能在内的多元化方案，加速部署，增强韧性。西门子能源致力于成为数据中心全生命周期合作伙伴——从概念规划到运营维护，我们提供一站式电网解决方案、高可靠性燃气轮机、数字化优化系统及深度咨询服务，助力数据中心运营商实现快速投入运营、保障运维，并具备未来扩展能力。能源转型的成功有赖于平衡可靠性、安全性、经济性与可持续性。西门子能源通过为数据中心运营商制定稳健的能源系统战略规划，提供全球高效的能源技术方案，助力数据中心运营商在当前和未来能源体系中实现这四个关键要素的协同优化。目录面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性3算力拉动全球电力需求根据国际能源署测算，2024 年全球数据中心电力消费约为415 TWh，占全球电力总需求的 1.5%。在基准情景下，预计到 2030 年这一数字将翻番至 945 TWh，年均增速约 15%，是其他高能耗行业需求增速的四倍以上。随着人工智能的快速发展，预计 2025 至 2030 年间，全球数据中心服务器的用电增长将呈现显著的结构性特征：其中， 50% 的用电增长将来自高性能服务器，年均增速达 30%。而传统服务器仅贡献约 20% 的用电增长。此外，约 10% 来自其他 IT 设备，约 20% 来自如冷却系统等基础设施。从区域视角来看，中国和美国将成为数据中心用电增长最显著的两个国家，预计到 2030 年合计贡献全球近 80% 的增长量。未来几年，美国、中国和欧洲仍将是全球数据中心用电量最大的地区。与此同时，以东南亚为代表的其他地区也在快速发展，其中新加坡和马来西亚南部作为区域枢纽，当地数据中心的用电量预计到 2030 年将增长一倍以上，在全球格局中占据重要位置。在满足持续增长的电力需求方面，可再生能源和天然气将共同发挥主力作用。全球新增数据中心电力负荷中，约一半将由风电、光伏等可再生能源满足，这得益于其建设周期短、成本竞争力强以及科技公司采购绿色电力的积极性。预计到2035 年，全球将新增超过 450 TWh 的可再生能源电力用于支撑数据中心运行。与此同时，天然气将作为重要的可调度能源，有效补充可再生能源的间歇性，预计到 2035 年新增发电量约 175 TWh，主要集中在北美地区。此外，小型模块化核反应堆（SMR）等新型清洁能源技术也开始受到关注，首批商业化项目有望在 2030 年前后投入运行。数据中心行业在人工智能发展的推动下呈现快速增长态势，但在一些发达经济体地区，电力基础设施却成为关键瓶颈。国际能源署警告称，若未能及时应对潜在挑战，约 20% 的数据中心规划项目或将遭遇建设延期。当前，无论是发电侧还是用电侧，电网接入的周期普遍较长，审批流程日趋复杂；在一些先进经济体地区，新建长距离输电线路通常需要 4 至 8 年时间；同时，变压器、电缆、发电机组等关键电力设备的交付周期也显著延长。在此背景下，电力行业亟需加速扩容和提效，在电力系统低碳转型、制造业协同发展和能源可负担性等多重目标之间寻求平衡。在全球范围内，人工智能正在重塑经济与产业格局，成为推动全球数据中心扩张的核心动力。而数据中心电力需求增速正迅速赶超传统工业，成为能源系统转型的不可忽视的关键变量。全球数据中心用电量及展望（IEA）单位：TWh 数据来源：国际能源署（IEA）面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性4中国数据中心规模与现状截至 2024 年底，全国在用算力中心机架总数已突破 880 万标准机架1，算力总规模达到 280 EFLOPS（每秒百亿亿次浮点运算），其中智能算力占比显著提升至 32%。以大模型训练与推理为代表的人工智能技术革命，正在推动数据中心形态和基础设施需求发生结构性变革。与传统互联网服务相比，人工智能算力任务在计算密度、持续运行时间和电力消耗等方面均呈现数量级提升，这对数据中心的供电系统、散热方案和整体能效提出了全新要求。为优化全国算力资源布局，中国政府实施了“东数西算”国家战略工程，规划建设了八大算力网络枢纽节点（京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、贵州、内蒙古、甘肃、宁夏）。该战略将东部地区的实时性算力需求与西部地区的非实时性算力保障有机结合，同时充分利用西部地区丰富的可再生能源优势。据市场研究预测，到 2030 年中国互联网数据中心（IDC）基础设施年投资规模预计将达到 2800 亿元人民币，2024 至2030 年期间的复合增长率约为 7%。用电量跃升2024 年中国数据中心用电量已占全球数据中心用电总量的25%，仅次于美国。与快速增长的算力需求相对应，中国数据中心电力消费正以远超全国平均水平的速度持续攀升。国际能源署（IEA）数据显示，2024 年中国数据中心用电量约为 102TWh，同比大幅增长 21%，显著高于全国全社会用电量 6.8% 的年度增速。综合多家机构的预测，到 2030 年，中国数据中心用电负荷将提升至 1 亿千瓦左右，年耗电量将达到 400-600 TWh，其占全国总用电量的比例将从当前的不足 2% 升至 6%。值得注意的是，这一用电激增趋势在部分算力枢纽节点城市表现得更为突出。预计 2025 年数据中心用电占比将达 2.4%，在某些数据中心高度聚集的区域，这一比例已接近 20%。总体来看，2024 至 2030 年间，中国数据中心用电量预计将保持 20% 左右的年均增速，算力基础设施正在成为能源系统中不可忽视的负荷源。中国作为全球数字经济发展的重要引擎，数据中心市场正在快速扩张。2019 至 2024 年间，中国数据中心基础设施算力规模保持 26% 的年均增长率，成为全球最具活力的数据中心市场之一。中国数据中心基础设施算力总规模与机架数量■ 算力数据： 单位：EFLOPS 数据来源：国家数据局■ 机架数据： 单位：万架 数据来源：工业和信息化部中国数据中心基础设施行业市场规模单位：亿元人民币 数据来源：智研瞻1 标准机架：以功率 2.5 千瓦为一个标准机架。来源：https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202404/P020240517496566744152.pdf面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性5中国电力供给结构与低碳转型中国当前的能源结构为数据中心的低碳发展提供了重要背景。2024 年，全国发电总量中火电占比仍高达 63%，其中煤电占据主导地位。尽管火电比重呈逐年下降趋势，但在短期内仍难以被完全替代