解读西门子：2025面向未来的中国数据中心——绿色低碳与高可靠性白皮书

算力扩张把电力需求推上新台阶

白皮书开篇给出全球坐标：2024年全球数据中心电力消费约415TWh，占全球电力总需求的1.5%；在基准情景下，预计到2030年翻番至945TWh，年均增速约15%，是其他高能耗行业需求增速的四倍以上。这一增速意味着数据中心正从传统工业负荷之外，成长为能源系统转型中不可忽视的关键变量。

用电增长的结构也在变化。2025至2030年间，全球数据中心服务器用电增长中约50%来自高性能服务器，年均增速达30%；传统服务器仅贡献约20%，其他IT设备约10%，冷却等基础设施约20%。从区域看，中国和美国预计到2030年合计贡献全球近80%的增长量。

中国数据中心规模与用电现状

中国数据中心市场扩张速度可观。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。截至2024年底，全国在用算力中心机架总数突破880万标准机架，算力总规模达到280EFLOPS，其中智能算力占比提升至32%。

与算力增长同步的是用电攀升。2024年中国数据中心用电量约102TWh，同比增长21%，显著高于全国全社会用电量6.8%的年度增速；占全球数据中心用电总量的25%，仅次于美国。综合多家机构预测，到2030年中国数据中心用电负荷将提升至1亿千瓦左右，年耗电量达到400-600TWh，占全国总用电量的比例从不足2%升至6%。

区域集聚特征明显。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%。以京津冀地区典型城市为例，数据中心用电量占全社会用电量的比例从2019年的6.8%快速攀升至2023年的20.1%。

电力供给结构与绿电获取难题

中国电力供给结构决定了数据中心低碳转型的起点。2024年全国发电总量中火电占比仍高达63%，煤电占据主导；可再生能源发电量合计占比约32%，但区域分布差异明显——西北集中风光、西南集中水电。这种不均衡直接影响不同区域数据中心获取绿电的能力。

但即便在资源条件优越地区，达标仍有难度。以宁夏中卫枢纽节点为例，当前绿电使用比例仅为46%，距离80%的理想目标尚有较大差距。2023年国家级绿色数据中心平均可再生能源使用比例已达50%，较2018年的15%显著提升，但行业整体仍处于绿色转型初级阶段。

政策目标划出清晰时间表

白皮书梳理了数据中心低碳转型的政策目标。到2025年，国家枢纽节点新建数据中心绿电占比需超过80%；新建及改扩建的大型、超大型数据中心PUE降至1.25以内，其中国家枢纽节点PUE不得超过1.2；全国数据中心平均PUE低于1.5，可再生能源利用率年均增长10%；同时推进存量项目节能降碳改造，鼓励探索绿电直供。

到2030年，数据中心绿电消费比例不低于全国可再生能源电力总量消纳责任权重平均水平；国家枢纽节点新建数据中心绿电消费比例在80%的基础上进一步提升；北方采暖地区新建大型及以上数据中心余热利用率显著提升。

政策推动已有成效。截至2025年6月，中国已建成246家“国家绿色数据中心”，覆盖通信、互联网、能源、金融、智算等领域，覆盖“东数西算”各大枢纽节点，最新一批国家绿色数据中心的PUE平均值已降至1.26。

七个趋势重塑数据中心形态

白皮书列出中国数据中心发展的七个趋势。规模增长与结构优化并进，超大型和大型数据中心逐步成为主流，小型、分散、低能效数据中心加速退出；单机架功率密度大幅提升，中国数据中心单机柜功耗从传统通算中心的4–6kW跃升至当前智算中心的20–40kW，未来部分场景将突破100kW，对配电、制冷和散热提出更高要求。

绿色低碳成为核心竞争力，除PUE外，可再生能源占比、水资源使用效率、碳排放强度等综合指标日益受到重视；安全可信要求提升，数据安全、网络安全、供应链安全与运行可追溯性成为基础底线。

技术路线持续深化，液冷技术从边缘走向主流，存算一体、光电融合等新架构探索落地；算力需求由通用基础算力向智能算力跃升，“算力1.0”向“算力2.0”演进；云-边-端协同架构加速形成，构建覆盖云、边、端的立体化算力服务体系。此外，企业间生态协同更加紧密，需要运营商、设备商、软件商、云服务商、能源供应商等深度合作。

四重挑战考验交付与运营能力

白皮书指出数据中心面临四方面挑战。一是有限的安装和交付时间，数据中心集成供配电、制冷、网络等多个精密系统，协同工作量巨大，核心设备供货周期长、供应链不确定性加剧工期风险；供配电系统模块化和预制化成为应对方向，将现场组装转为工厂化生产的标准化“电源模块”。

二是稳定的低碳能源供给不足。数据中心高负载运行对电力稳定性要求极高，同时还要提高绿电比例；区域间绿电资源分布不均，东部算力集中地区绿电供应紧张、溢价偏高，跨省绿电交易受通道容量、交易时机、市场壁垒等因素制约。据预测，到2030年中国数据中心绿电消费需求将达360TWh，当前可获得资源远不能满足。

三是复杂工况下的高可靠性。AIDC算力负载波动快速且不可预测，供配电系统需具备更迅捷的响应能力，冗余设计成为电气架构基础标准，备用电源需具备高转换效率、快速响应和智能诊断功能。四是节能增效和运营成本控制。许多在役数据中心仍使用传统UPS、变压器和配电设备，中低负载场景下效率降低，冷却系统能耗占比增大；关键电气设备能力提升成为节能增效的突破口。

“源-网-荷-储+智”一体化方案

面对上述挑战，西门子能源提出“源-网-荷-储+智”一体化解决方案。在“源”侧，风电方面西门子歌美飒提供2MW-7MW陆上机型及海上直驱永磁机型，覆盖多种应用场景；燃气轮机功率等级从2MW至593MW，可承担现场基荷、调峰、备用和电网支撑四类角色，并可通过氢能、绿色燃料与碳捕集技术耦合支撑深度脱碳。

在“网”侧，提供SF6 GIS、Blue GIS、电力变压器、干式配电变压器、酯类油变压器及车载式移动变电站等核心枢纽设备，并可为数据中心定制零碳变电站方案。在“荷”侧，HVDC高压直流供电系统减少交直流转换环节，采用2N供配电架构，并由西门子能源提供整套配电系统模块化集成。

在“储”侧，BlueVault™储能解决方案兼顾稳定供电、削峰填谷与清洁能源目标；兆瓦级氢燃料电池发电方案可作为主用或备用电源，适用于北京、上海、香港等清洁能源资源紧张地区。在“智”侧，全生命周期数智化平台覆盖系统化设计、数字化设备、自动化控制和智能化管理，碳足迹管理平台DigiPlant CFP提供“核算—分析—改进—报告”全流程数字化工具，覆盖温室气体排放范围1、2、3的核算要求。

这组数据勾勒出中国数据中心规模与用电的同步扩张。2019至2024年算力规模年均增长26%，2024年底机架总数突破880万标准机架，算力总规模达280EFLOPS，智能算力占比升至32%。用电侧，2024年数据中心用电量约102TWh，同比增长21%，远高于全国全社会用电量6.8%的增速。到2030年，年耗电量预计达400-600TWh，用电负荷提升至1亿千瓦左右，占全国总用电量比例从不足2%升至6%。

政策目标与行业现状之间存在明显落差。2025年目标要求枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%，大型数据中心PUE降至1.25以内，枢纽节点PUE不得超过1.2，全国平均PUE低于1.5。从现状看，2023年国家级绿色数据中心平均可再生能源使用比例为50%，较2018年的15%有显著提升，但宁夏中卫枢纽节点当前绿电使用比例仅为46%，距离80%目标仍有较大差距。截至2025年6月，中国已建成246家国家绿色数据中心，最新一批PUE平均值已降至1.26。

全球数据中心用电正处于快速上升通道。2024年电力消费约415TWh，占全球电力总需求1.5%，基准情景下2030年将翻番至945TWh，年均增速约15%。增长结构上，高性能服务器贡献约50%的用电增长，年均增速达30%；传统服务器贡献约20%，其他IT设备约10%，冷却等基础设施约20%。区域上，中国和美国预计合计贡献全球近80%的增长量。在供给端，到2035年全球将新增超过450TWh可再生能源电力用于支撑数据中心运行，天然气新增发电量约175TWh。