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算力規模提升及政策出臺共同驅動液冷數據中心發展 冷板式長期占據市場主導

一、算力規模高速提升,有望推動對液冷散熱效率需求

觀研報告網發布的《中國液冷數據中心行業現狀深度研究與發展前景預測報告(2024-2031年)》顯示,隨著數字化轉型進程加速,人工智能、大數據、5G、IoT、AIGC 等技術的涌現,我國算力中心建設規模高速增長。根據數據,截至 2024 年 6 月,全球人工智能大模型數量共有 1328 個,中國約有 478 個人工智能大模型,位居第二位,占全球比例為 36%。

隨著數字化轉型進程加速,人工智能、大數據、5G、IoT、AIGC 等技術的涌現,我國算力中心建設規模高速增長。根據數據,截至 2024 年 6 月,全球人工智能大模型數量共有 1328 個,中國約有 478 個人工智能大模型,位居第二位,占全球比例為 36%。

數據來源:觀研天下數據中心整理

2020 年以來,我國算力總規模不斷上升,根據預測,2020-2025年 CAGR 達到 17.32%。2024 年預計算力總規模達到 265 EFLOPS,較上年同比增長15.22%,相較于 2020 年算力總規模 135 EFLOPS,增長幅度高達 96.30%。2023 年 10 月,《算力基礎設施高質量發展行動計劃》提出,到 2025 年,計算力方面,算力規模超過300 EFLOPS。

2020 年以來,我國算力總規模不斷上升,根據預測,2020-2025年 CAGR 達到 17.32%。2024 年預計算力總規模達到 265 EFLOPS,較上年同比增長15.22%,相較于 2020 年算力總規模 135 EFLOPS,增長幅度高達 96.30%。2023 年 10 月,《算力基礎設施高質量發展行動計劃》提出,到 2025 年,計算力方面,算力規模超過300 EFLOPS。

數據來源:觀研天下數據中心整理

算力規模的高速提升,有望推動對液冷散熱效率需求。近年來,市場主流芯片功耗密度持續提升,散熱需求快速增長,Intel、ADM 等主要芯片制造商持續提高芯片的散熱設計功耗TDP(Thermal Design Power),主流系列處理器功耗已達 350-400TDP/W。此外,AI應用發展推動 GPU 需求增長,GPU 功耗密度遠高于 CPU,NVIDIAH800 功率密度達到 700TDP/W,已突破傳統風冷系統散熱能力范圍,有望推動對液冷散熱效率需求。

二、綠色低碳數據中心勢在必行,液冷解決方案迎來發展機遇

目前,數據中心實際運行 PUE 與政策要求標準仍存在較大差距,綠色低碳數據中心勢在必行,液冷解決方案迎來發展機遇。根據工信部《新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)》,到 2023 年底,新建大型及以上數據中心 PUE 降低到 1.3 以下,東數西算樞紐節點及寒冷地區力爭降低到 1.25 以下。政策要求與數據中心實際運行PUE 仍有較大差距,需要采用更加高效節能的技術及設備,降低數據中心能耗。

目前,數據中心實際運行 PUE 與政策要求標準仍存在較大差距,綠色低碳數據中心勢在必行,液冷解決方案迎來發展機遇。根據工信部《新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)》,到 2023 年底,新建大型及以上數據中心 PUE 降低到 1.3 以下,東數西算樞紐節點及寒冷地區力爭降低到 1.25 以下。政策要求與數據中心實際運行PUE 仍有較大差距,需要采用更加高效節能的技術及設備,降低數據中心能耗。

數據來源:觀研天下數據中心整理

2024 年 7 月,國家發展改革委等四部門聯合印發《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》,提出明確發展規劃:到 2025 年底,全國數據中心整體上架率不低于 60%,平均電能利用效率降至 1.5 以下,可再生能源利用率年均增長 10%,平均單位算力能效和碳效顯著提高。計劃到 2030 年底,全國數據中心平均電能利用效率、單位算力能效和碳效達到國際先進水平,可再生能源利用率進一步提升。同時,《計劃》提出完善數據中心建設布局、嚴格新上項目能效水效要求等六項重點任務,大力推廣液冷等高效制冷散熱技術,穩步提升新建數據中心單位算力能效水平,要求新建及改擴建數據中心應達到應采用能效達到《塔式和機架式服務器能效限定值及能效等級》和《服務器和數據存儲設備能效“領跑者”評價要求》標準。此外,《計劃》還指出到 2025 年底,新建及改擴建大型和超大型數據中心電能利用效率降至 1.25 以內,國家樞紐節點數據中心項目電能利用效率不得高于 1.2。

《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》兩個主要目標和六項重點任務

主要目標

重點任務

任務目標

2025年底,全國數據中心布局更加合理,整體上架率不低于60%,平均電能利用教率降至1-5v10%,一能源利用率年均增長10%,平均單位算力能效和碳效顯著提高。

完善數據中心建設布局

2025年底,國家樞紐節點地區各類新增算力占全國新增算力的60%以上,國家樞紐節點算力資源使用率顯著超過全國平均水平。

嚴格新上項目能效水效要求

2025年底,新建及改擴建大型和超大型數據中心電能利用效率降至1.25以內,國家樞紐節點數據中心項目電能利用效率不得高于1.2。

推進存量項目節能降碳改造

推進設備布局、制冷架構、氣流組織、外圍護結構、供配電方式、單機柜功率密度及系統智能運行策略等方面的技術改造和優化升級,減少冗余設備。

2030年底,全國數據中心平均電能利用效率、單位算力能效和碳效達到國際先進水平,可再生能源利用率進一步提升,北方采暖地區新建大型及以上數據中心余熱利用率明顯提升。

提升可再生能源利用水平

2025年底,算力電力雙向協同機制初步形成,國家樞紐節點新建數據中心綠電占比超過80%。

加強資源節約集約利用

支持數據中心探索應用工業余冷和液化天然氣氣化站余冷等資源。

推廣應用節能技術裝備

因地制宜推動液冷、蒸發冷卻、熱管、氟泵等高效制冷散熱技術,提高自然冷源利用率。

資料來源:觀研天下整理

三、需求及政策雙輪驅動,液冷數據中心市場將保持增長

需求及政策雙輪驅動,2019 年以來,我國液冷數據中心市場增速較快。2019 年至 2022 年,我國液冷數據中心市場規模分別為 36.9 億元、49.5 億元、68.3 億元、100.5 億元,預計 2022 年至 2027年,CAGR 達到 59%。

需求及政策雙輪驅動,2019 年以來,我國液冷數據中心市場增速較快。2019 年至 2022 年,我國液冷數據中心市場規模分別為 36.9 億元、49.5 億元、68.3 億元、100.5 億元,預計 2022 年至 2027年,CAGR 達到 59%。

數據來源:觀研天下數據中心整理

四、冷板式占據液冷主導,且未來短期內仍將是數據中心建設主要選項

液冷技術分為冷板式、浸沒式、噴淋式三類,冷板式液冷技術在可維護性、空間利用率、兼容性方面具有較強的應用優勢;但在成本方面,由于其單獨定制冷板裝置的原因,導致技術應用的成本相對較高。而噴淋式液冷技術則通過改造舊式的服務器和機柜的形式,大幅度減少了數據中心基礎設施的建設成本。浸沒式技術與其他兩種技術相比,雖然器件的可維護性和兼容性較差,但空間利用率與可循環方面具有較好的表現,降低數據中心的能耗。

目前冷板式占據液冷主導,且未來短期內冷板式仍將是數據中心建設的主要選項。2021 年和 2022 年,冷板式液冷數據中心市場占液冷數據中心市場比例分別為 91.07%、90.05%,預計2027 年,冷板式液冷數據中心占比約為 89%,未來五年冷板式液冷方案仍將是行業主流。

目前冷板式占據液冷主導,且未來短期內冷板式仍將是數據中心建設的主要選項。2021 年和 2022 年,冷板式液冷數據中心市場占液冷數據中心市場比例分別為 91.07%、90.05%,預計2027 年,冷板式液冷數據中心占比約為 89%,未來五年冷板式液冷方案仍將是行業主流。

數據來源:觀研天下數據中心整理(zlj)

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