股票供需曲线(数字经济的热，液冷最懂（下）)

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03 /政策的推动 /

数据中心的能耗问题能够受到政府的高度关注，进而招来持续严格的政策管控，不是没有原因的。

早在2016年的时候，我国数据中心总耗电量就已超过1,200亿千瓦时，占当年全社会用电量的2%，城乡居民用电量的15%。我国耗时11年建成的三峡大坝，当年的发电量还不到1,000亿千瓦时。

这么大的动静自然很快得到了高层的关注，转过年来，国务院就在《“十三五”节能减排综合工作方案》中，直接限定“新建大型云计算数据中心能源利用效率（PUE）值要优于1.5”。

当时的情况是：我国大多数数据中心的PUE普遍大于2.2。

由此，我国数字经济产业的剧情发展，除了人工智能、大数据等先进科技的推动，以及层出不穷的应用场景需求引导等明线之外，还多了算力扩张与节能降耗之间相互权衡这条暗线。

就如同限制消费者买车的，只可能是预算与停车位，而不会是为了减少汽车尾气污染一样。数字化时代，算力需求的增长是不会因为数据中心耗电量大而停下的，最近三年（2020-2022），我国算力总规模已从135EFlops增长到超过180EFlops，位居世界第二。

在全国数据中心总机架数量方面，我国也是一直保持着非常明显的上升趋势——6年间从166万标准机架增长到了超过650万架，年均增速超过30%，差不多翻了3倍。

数据中心规模上去了，耗电量也自然不会落下。2021年，全国数据中心耗电量达2,166亿千瓦时，约占全国总耗电量的2.6%。作为对比，2021年三峡电站全年发电量才1,000亿千瓦时多一点。前文提到过，冷却散热约占数据中心耗电量的四层多，这样看，2021年三峡大坝全年发出的清洁电力，基本都给数据中心用来散热了。

不知各位记不记得，2021年我国发生了电荒。当然，电荒的原因跟数据中心并没什么直接关系，可在这样一个背景下，数据中心如此高的耗电量就显得格外“扎眼”了。那么接下来国家进一步强化管控PUE的操作，也就可以说完全是意料之中了。

2021-2022年，两年间国家陆续出台了多个针对性政策，直指数据中心核心指标PUE，且要求越来越严格：

虽然前文有注释，但闪石君还是想再强调一下PUE这个指标：PUE = 数据中心总能耗/IT设备能耗。数据中心最重要的设备自然是IT设备，但不可能只有这一项，冷却设备、供电设备、照明等辅助设备都是为了正常运营而必要的，所以PUE值注定是大于1的。本着把钱花在刀刃上的经济原则，人们自然巴不得所有电力都耗用在IT设备上，即尽可能使PUE值接近1。

现有的几个耗电设备中，冷却设备的耗电量占到4成多，差不多跟IT设备持平，作为一个辅助性设备，表现如此“突出”，作为奖励，降低PUE值，自然先拿你开刀。

而国家层面，也基本在明示性地引导行业优化冷却设备，发展液冷技术。比如上面提到的几项严控PUE的政策中，就基本都提到了液冷。

政策上一面要求压低PUE值，一面推荐液冷，颇有一点关上一扇门，又打开一道窗的寓意。市场也很受用，对于液冷未来发展的看法都比较正面。根据市场机构预测，到2025年，我国液冷数据中心规模，保守估计下，将突破1,200亿元，如果乐观发展，可能突破1,300亿元。

政策和市场对液冷的发展都是一直看好的，可是闪石君在前面曾用了相当的篇幅来说明液冷技术，尤其是浸没式液冷在投资成本这块相比风冷还是有很大缺陷的，这也是导致目前液冷整体市占率不算很高，且以冷板式为主的原因。

那么，如果政策和市场的判断没有错，就说明液冷一定存在着某种优势，某种足以弥补投资短板，让市场难以拒绝的优势。

04 /液冷的最大优势/

风冷在短短几年内，就由绝对的市场主导沦落到要被取代的地步，绝不只是因为政策层面的能耗限制。闪石君认为，科技进步引发市场需求的转变，才是人们主动放弃风冷，拥抱液冷的最根本原因。说白了，时代变了。

风冷多用氟利昂做冷却剂，利用空气做冷媒，标况下空气的定压比热容为1.004 kJ/（kg·k），而冷板式液冷最常用的水冷却液，比热容为4.2 kJ/（kg·k），二者吸热能力相差3倍。并且水的密度是空气的800多倍，在携带相同的热量或冷量的情况下，水比空气的流量更小，耗电量更低，有人做过实验验证，传递10Rt[1]的热量或冷量，风冷方式的耗电量比水冷方式多出14倍。

浸没式液冷系统考虑到绝缘和腐蚀性等问题，多用电子氟化液做冷却液，比热容均高于空气。作为液体混合物，氟化液的密度基本都是高于水的，自然也比空气高很多。

传统风冷方式下，由于是先冷环境，再冷设备，冷却效率会打折扣。液冷方式下，冷却液与热源直接接触，且比热容大、密度大，散热速度和能耗方面都要比空气好得多。

闪石君之所以在这里一定要列举比热容数据，强调散热效率，是因为降温的速度对服务器的工作稳定性至关重要。根据美国的一项研究显示，相比粉尘、振动、湿度等其他因素，温度对电子设备是否会发生故障的影响最大。

散热快，可以减少服务器处于高温的时间，有利于设备工作状态的稳定，也有利于延长设备寿命，减少维护成本。另外，散热快还使得液冷具备一个更大的优势——可以适应密集型、大功率数据中心的冷却。闪石君认为，这是液冷在未来一定会取代大部分风冷的关键所在。

试想一下，如果一个数据中心只有几个机柜，产生的热量不多，即使风冷散热效率、降温速度不如液冷，大不了多放几台空调，围着服务器（甚至地板下送风的方式也是有的）吹总可以吧？

可是如果一个数据中心有着几千甚至上万个机柜，且单机柜功率动辄就是几十kW的规模，请问阁下又当如何应对？无上限地增加空调数么？抛开能耗问题不谈，每个机柜周围摆一堆空调或者通风管，这现实么？

因此，液冷之所以最近爆火，并且即使在当下建设投资成本很高、冷却液很贵的情况下，市场依旧坚定地认为这是一个有前景的好赛道，就是因为液冷的散热方式，不但可以降能耗，更重要的是它可以突破风冷的散热极限，能够解决数据中心大规模化发展过程中必须面对，但依靠风冷无法解决的密集高发热量冷却问题。再直白点说就是：贵，但能平事！

赛迪在2020年时做过预测，全球数据中心单机柜功率将在2023年超过20kW，在2025年超过25kW，如果预测准确的话，届时（2025年）全球平均单机柜功率相比十年前（2016年）要翻上一倍。

事实上，从单机柜角度看，自然风冷的数据中心单柜密度一般只支持8-10kW，“风+水”混合模式或许在15kW以下还可以适用，对于单机柜功耗大于20kW的IT设备配置，风冷能起到的降温作用就很小了；从单芯片的角度看，功耗超过200W的单芯片，风冷也基本不再适用了。然而近几年，关于大功耗服务器或者芯片的新闻却层出不穷。

2020年，中国电子官方发布消息称旗下中国长城研发出了我国首台国产化喷淋式液冷服务器，可使芯片降温幅度比传统风冷服务器低20℃-30℃，单机架功耗提升至56KW以上；中科曙光“硅立方”项目，据说单机柜功耗可以达到160kW。2022年Intel第四代服务器单CPU功耗突破350W，英伟达单GPU芯片功耗突破700W……

虽然这些案例并不能代表普遍水平，但大数据时代下，高功耗芯片、服务器的发展势头已经很明显了，由点及面地扩散只是时间问题。在某些领域，比如AI，集群算力密度已普遍达到50kW/柜。

未来风冷的市场份额会被不断压缩，这应该是行业共识，但要说完全被液冷替代估计不会有多少人信。毕竟不是所有行业都需要大型、高功率的数据中心，而且液冷中的冷板式也需要风冷的辅助。但科技的进步推动时代的发展，风冷往昔行业主流的地位，闪石君认为，大概率是保不住了。

对于风冷的市场规模，市场机构也给出了一些预测，与前面液冷的市场规模预测形成较为鲜明的对比。

05 / 总结/

虽然当下我们每个人每天都在和大数据产生千丝万缕的联系，但数据中心的真正需求主要还是来自互联网、金融以及电信等行业。文章开头三家运营商之所以能够联手发布《白皮书》，积极探讨液冷行业的发展之路，就是因为他们存在真实的共性需求。

有需求，就有供给，更何况需求还大多是来自于一些高大上、爱烧钱的行业。可以肯定，未来液冷一定会成为数字经济领域一个不可忽视的投资赛道。

但看得到远方，也要顾及脚下。关于液冷目前的发展状况以及存在的一些问题，闪石君想分几个方面稍微总结一下：

从外部环境看，由于数据中心日益飞速增长的高能耗以及传统风冷方案的能力局限，无论从保障电力稳定还是为了实现“双碳”战略（2021年，全国数据中心碳排放量达1.35亿吨，同年三峡电站靠水力发电节约的碳排放才8,685.8万吨），国家严控PUE的态度是坚定的，而且是越来越严。相应的，对于液冷技术的发展，也是持明确鼓励态度的。

从市场需求上看，随着数字化、信息化发展，算力规模将不断增长是不争的事实，放服务器的地是有限的，也是很贵的，所以提升单机柜功率是现在，也是未来的必然趋势。高功率就要高发热，越来越多的数据中心已经超过了风冷的降温极限，所以未来对液冷不断增长的需求也就成为了业界的共识。

从技术方面看，我国在液冷这一块虽然起步晚一些，但纯看PUE值的话，我们是不输微软、IBM等国际大企业的。行业巨头中科曙光早在2019年就通过自主研发的刀片式浸没相变液冷技术，将PUE将至1.04；还有人通过做实验验证上海市数据中心全年运行制冷PUE值可以达到1.06。这只是两个没什么关联的案例，也未必能代表目前行业的最高水平，闪石君只是想借此“以偏概全”地说明一下：对于低PUE值的项目案例，全国各地这些年比比皆是，感兴趣的小伙伴可以自行搜索，这里就不一一列举了。

有政策、有需求、有技术，还缺啥呢？价格！

闪石君一直想强调的就是液冷的投资成本。冷板式之所以能成为液冷中市占率最高，发展最快的模式，就是因为它改建成本低。对于众多还处在项目投资回收期的传统数据中心，改建升级自然要比推倒重建的好。浸没式冷却效率再高，银子有限的情况下也只能是备选方案。

要解决浸没式液冷的成本问题，很大程度上等同于要解决氟化液的国产化替代问题。前文已经介绍过，浸没式液冷对于氟化液的需求量非常大，如果一直依赖进口，这成本肯定下不来，国产化替代势在必行。

当然，我国液冷行业毕竟才发展十几年，要面临的问题远不止这些，比如行业标准不统一，安全性、可靠性验证方面的问题等。闪石君认为，这些问题是在每个行业发展初期都将面临的，并且会在行业不断摸索中得以逐步解决。可如果成本问题解决不了，供需曲线的交点太高，那即使标准统一，安全性提高，也必将只会得到一个非常临近Y轴（价格）的X（需求量）点坐标。这，应该不是国家和市场所愿意看到的。

[1] 注：RT表示冷吨的意思，是制冷量的一种表示单位

END

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