数据地产的综合能源运营商业模式分析

   数据中心综合能源服务市场分析2018-05-23   目录一、 摘要 ............................................................................................................................ 1 二、 建筑能源管理的市场规模 ......................................................... 错误!未定义书签。 三、 建筑能源管理的市场需求 ......................................................... 错误!未定义书签。 四、 建筑主要能耗 ............................................................................. 错误!未定义书签。 五、 游戏化的机遇 ............................................................................. 错误!未定义书签。 六、 游戏化的要素 ............................................................................. 错误!未定义书签。 七、 能源业务的游戏化设计 ............................................................. 错误!未定义书签。        1  一、摘要二、数据地产的概念传统的房地产以“人”作为服务对象，根据人的居住、消费、工作形成不同的住宅、商场、办公等细分地产市场。随着人们生活水平的提高，人类对地产的需求更加多元，滋生了往生地产、宠物地产、金融地产、车船地产等衍生地产经济。在大数据的时代，世界已经分为现实世界和数字世界两个平行维度，数据的体量已经十分巨大。数据的运行需要相应的服务器、存储、网络设备、电源、空调等专用设备的支持，需要专门的建筑来存放，需要专门的运维服务，需要专门的能源供应，这在数字世界里形成了一种以数据为服务对象的地产经济。数据地产包括数据中心、机房、通信基站等主要部分，其中以 2  数据中心为主要组成，因此本文以数据中心为代表来分析数据地产的综合能源服务市场需求。三、数据地产的定位（一）赛道数据地产属于高科技工业地产范围。目前5G移动通信、人工智能、物联网等信息通信技术迎来新的变革，人们的生活方式和生产方式都在经历着更迭。在变革与需求的互相促进中，催生了新兴产业，也带动了数据中心产业的飞速发展。中国数据中心市场已然成为全球昀具活力、昀具创新性的地区，数据中心正迎来一个空前开放、繁荣蓬勃的历史性发展机遇。在过去十年中，数据中心的电源使用效率（PUE）从2007年的1.84上升到2018年的1.17。据ICTresearch研究报告显示，2017年中国数据中心市场继续保持高速增长，市场总规模为714.5亿人民币，同比增长37.8%。数据中心能耗将在将来10年增长三倍以上。DataCenterKnowledge昀近的一项调查显示，未来三年新数据中心的建设将增长五倍以上，而思科预计2016年至2021年间“超大规模”网站的数量将增加一倍。从单位GDP能耗上看，数据中心属于高载能（能源消耗大）、零污染、投资密集型项目。这在第三类产业上绝无仅有，而且数据中心属于高技术附加值的现代科技服务业，其承载的IT系统所产生和带动的行业产值可能达到几十甚至数百倍。 3  （二）客户群体数据是不能自己给钱的，因此数据地产的客户群体是数据的基础运营商。主要包括数据中心运营商、公有云资源运营商、私有云资源运营商等数据中心业主。数据中心之间具有较高的一致性，业主普遍熟悉IT技术和互联网理念，较容易接受依托物联网、云计算、区块链等技术所提供的Xaas服务、资源共享模式、数字化货币体系，新业务模式获客成本低，商业模式可复制性强。由于能耗巨大，数据中心业主对于能源费用十分敏感，对于提高能效和节能服务需求巨大，而且趋向于使用绿色能源，推进环保。四、客户需求（一）数据中心的用能特征随着信息技术的发展和应用，数据中心的数量也越来越多。数据中心能源消耗主要体现在两方面：一是电力，二是制冷。一般情况下，这里特指的“电”的消耗，主要体现在对电的容量的要求和电量的消耗。这里的制冷，主要是指为了保证数据中心内的IT设备保持正常运行（或者基于SLA中对于IT设备制冷需求的定义）而需要的冷量。数据中心内电耗密度特别大，可达200~1500W/m2，这类设备一般全年8760小时连续运行，耗电量可达2000kWh/m2.a到10000kWh/m2.a十分惊人，是各类公共建筑中能耗密度昀高的。另一方面，这些设备耗电，也全部转化为热量，必须及时排出室外，以维持设备正常工作。目前，数据中心机房内多采用恒温恒湿的空调设 4  备，将机房内产热排出室外，并维持室内的湿度稳定，空调电耗巨大。据报道，美国电力消耗总量约4％用于各类计算机数据中心和通讯基站的耗电，包括设备耗电和空调耗电。中国数据中心的电费约占数据中心运维总成本的60%-70%，而空调所用的电费占其中的40%。IT设备的用电加上制冷系统的用电，构成了数据中心电力能源的绝大部分消耗。数据中心包括以下三类：一是位于建筑中的计算机服务器数据中心，二是位于大楼中的通信设备中心，三是遍布各处的移动通信基站，可以是独立的小屋，也可以是建筑物中的一个房间。他们有以下的特点：一是设备耗电非常稳定，基本与使用率（如话务量、查询量等）无关，可以当作恒定热源；二是信息中心放置设备的机房一般无人值守，也不需要新风；三是机房环境对洁净度有要求，对湿度也有要求，特别是防止湿度过低导致静电；四是设备中芯片正常工作的温度允许值都在50摄氏度、甚至60摄氏度，远高于人的舒适度（24~26摄氏度）。然而，传统的空调方式使得这类特殊环境控制的电耗较高、效率较低。例如，调查发现了以下的一些现象：对于集中放置大量计算机、服务器的IT领域机房，全年需要空调制冷，空调能耗约占机房总电耗的40％。换言之，空调系统COP仅为1.5；移动通信基站全年耗电量的25％到50％用于空调，亦即空调COP为1~3；在寒冷的冬季，数据中心恒温恒湿空调一边制冷、除湿，一边蒸汽加湿，导致巨大冷热抵消。 5  另一方面，除了夏季极端高温天气外，其余时间大气相对于数据中心都是良好的天然冷源。但由于机房环境对清洁度、湿度的要求较高，自然通风不是解决问题的办法。通过风机、过滤网向机房中送新风也不可取，一是湿度难以保证，特别是在冬季；二是过滤网若想起到作用，必须够细密、且经常更换或清洗，维护成本高；三是风量大、过滤网阻力大，风机电耗高。因此，机房空调应当是一种保持机房封闭性、但充分排热的装置。（二）数据中心对于能源供应的技术要求数据中心对于能源的供给，其昀典型的特点是“可持续性”，今天数据中心的可用性或者uptime而言，其核心也是保证数据中心的持续性，尽量减少中断的次数和中断的时间。对于数据中心能源消耗的分类，主要分为以下几种：①电力能源的消耗：所有的IT设备，必要的辅助设备，诸如制冷系统的冷机，水泵，精密空调，已经对应的控制系统在绝大多数情况下，都需要电力供应，都在消耗电力能源。②水的消耗：在数据中心中水的消耗经常被忽视，当分析被忽视的原因时候，发现主要是受到一些设计和技术上的限制所致，比如制冷系统采用DX系统，其对水的消耗主要体现在加湿方面，其耗水量很小。随着冷冻水系统的逐渐在数据中心被大量采用，其对于水的消耗也迅速增长，当然，数据中心的投资者和运营者每月的账单中会看到水费账单的变化。如果从资源供给的角度来看，对于整个地球而言，在目前，水的缺乏远远大于电力的缺乏，当然这里的水是指需要 6  被净化处理后的水。除此之外，在数据中心中关于把水作能源的案例，昀典型的应该是google利用河水，海水等来制冷，利用水的温差和循环来达到制冷的目的，理论上，水并没有发生相变（诸如水的蒸发），但是水的温度发生了变化，是否对环境产生影响，截至到目前，依然存在争议。③油的消耗：通常情况下，为了保证数据中心的可用性，数据中心在初始设计的时候都配置了柴油发电机。如果纯粹从可用性的角度来看，电网供电并不在数据中心投资者和运营者的控制范围内，而柴油发电机是其资产，其可以产生源源不断的电力输出，其可控制性可能更好，之所有采用电网供电，主要还是从经济性的角度来考虑（这基本是国外数据中心投资者和运营者的逻辑）。因此，在电网供应相对稳定的地区，油的消耗并不是很高。④气的消耗：这里的气指的是天然气，有些数据中心采用天然气发电，因此也存在着消耗，无论是作为数据中心的主用，还是备用，在技术实现的角度来看，都是非常成熟和可靠的。但是，从目前市场上的数据中心调查上来看，比例非常小，甚至是屈指可数。但并不表明这种技术不成熟，只是在目前的数据中心的应用比较少而已。⑧其他：虽然市场上罕见，但的确看到一些可能性，诸如可以向当地相关公司直接购买冷量。在高寒地区的冬天，对于一些设备和辅助区域，也可以向当地供热公司直接购买热量。（三）数据中心的能源管理需求能源管理是数据中心基础设施管理重要的一个方面，为了提高用 7  能可靠性，降低用能费用，数据中心业主纷纷采用先进绿色节能的分布式综合能源系统，引入光伏、地热、储能、热泵等技术，形成了微型能源网络，在提高能效的同时，降低系统对电网容量需求，降低基本电费。由于能源系统技术复杂，IT运维人员不具备运维能力，因此多委托专业的能源运维商或设备生产商代为运维，费用高昂。另外由于能源设备造价昂贵，设备保养、故障维修、耗材更换也需要专项费用。对于存量数据中心，原有的能源和环境设备能耗巨大，因此业主对节能改造有较大需求。对于拥有较多数量数据中心的业主，由于能耗巨大，希望能够通过市场化手段，获得较低的能源价格，以降低用能成本。五、数据中心的能源运营需求因为能源市数据中心正常运营的基本保障，但又不是主营业务，因此数据中心对能源的需求可以总结为“可靠、低价、清洁、便捷”。可靠，数据中心处于7*24小时的持续运行状态，对能源供应可靠性要求很高，因此在能源设施配置上宜采用双源供能、一主一备、热备待机，N-2配置的方式，在核心的供电方案中，有条件的数据中心业主可以自建或委托第三方建立微电网，采用大电网供电与分布式微电网独立供电联合运行的方式，分布式微电网平时并网运行，当大电网出现故障时可以孤网运营。在备用电源方面，建议采用储能电池+备用发电机的两级备用方式。低价，由于数据中心能耗量大，用能稳定，是良好的负荷，因此 8  适合通过大用户直购电方式降低电价，利用储能系统实现电量和冷量的谷充峰放，通过峰谷价差降低电费。空调系统是数据中心电费降低的大头，数据中心屋顶和地面面积较大，可以自建分布式光伏发电+储能的联合电力保障系统，为数据中心提供补充电量；环境条件允许的区域，可以建设热泵系统，通过地源、水源、空气源实现机房的余热回收和交换，用于机房冷却，多源协同，降低空调能耗，可以有效降低电费。另外，数据中心的空调系统宜采用节能措施，建筑设计应充分考虑通风散热。有条件的数据中心可以收集余热，为周边居民和商业提供供热服务，获得盈利补贴能源费用。清洁，数据中心是耗能大户，未来需要承担可再生能源配额和碳排放配额指标，因此在能源选择上一方面要通过全国的电力交易平台购买绿色电能，另一方面也可通过自建光伏、风机等可再生分布式发电系统，以及利用清洁的储能电池+燃气发电机组合代替柴油发电机作为备用电源等措施来进一步增加可再生能源比例。便捷，业主可通过能源托管的方式，将数据地产的能源设施一揽子交由专业的能源运营团队管理，由其提供设备运维、故障检修、能源采购、升级改造、增扩改容，排放控制。希望自主运营的业主可以通过IT技术获得赋能，物联网，对各类设备能耗数据实时采集，