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 siemens-energy.cn 西门子能源商标由西门子股份公司授权使用。 面向未来的中国数据中心：绿色低碳与高可靠性 2 01 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 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 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

基础连接，而是向极致可靠性、全域覆盖与智能自治能力迈进。当前 5G 网 络虽在时延和带宽性能上实现显著突破，但商用部署中仍暴露出多重短板与 潜在风险，部分关键场景存在业务中断隐患。 6G 作为下一代移动通信技术，对网络稳定性与可靠性提出了更高要求。 本白皮书聚焦核心网领域，汇聚行业专家的研究成果与实践经验，深度剖析 4/5G 商用网络事故带来的启示、前瞻性预判 6G 网络面临的可靠性挑战， 提出6G 中断”网络三体架构，即网络本体原生抗毁、灾备护体物理止损、高稳智能体 智能提效，并论述6G可靠性设计的关键要素。致力于为人类社会提供永续在 线、无缝切换、自主愈合的通信服务，为业界同行提供参考，共同推动 6G 技 术发展，助力实现万物智联的美好未来。 II 1 1. 4/5G网络商用事故启示及6G可靠性挑战 2 1.1 4/5G 商用事故统计分析 随着 4G 和 5G 技术在全球范围 ：5G网络在 虚拟化改造后，采用资源池、通用硬件替代传统的通信专用硬件，亚健 康故障检测和定位定界难度增加，三层兼容性问题增加，对网络可靠性 带来挑战。需通过通用硬件层的高可用设计、基础软件层的稳定运行及 业务软件层的容错机制协同保障，实现系统级可靠性，确保服务持续稳 定。  加固枢纽节点应灾能力，减少服务化信令冲击：NRF、SCP作为5G服务 化、信令转发的中枢节点，一旦故障影响较大。随着网络规模的扩大以

网络对确定性时延要求越来越高 2 工业园区网络架构发展趋势 传统以太/IP 网络主要服务于办公互联网、消费互联网，基本没有考虑工业领域 的自动化控制、运动控制等场景，在数据传输的时延、抖动、可靠性等方面需要 有新的技术突破，才能满足工业网络的严格要求。比如，现场级的自动化控制系 统对确定性的数据传输时延要求非常严格，在一些高精度机床上的运动控制的指 标甚至要求达到 1ms 以下。 ⚫ 顺序生产系统，这包括更多的设备移动和多功能生产资产，这就需要强大而有效 的无线通信技术和本地化服务。 ⚫ 网络的可靠性要求显著提升 传统的园区以太/IP 网络主要服务于办公网络，虽然在可靠性方面具有一定的能 力，但是面向工业生产还需要进一步增强这些能力。传统园区的办公、视频监控 等业务对可靠性要求不高，亚秒级甚至秒级故障倒换即可满足要求。工业现场的 控制业务往往都在毫秒级，这样就要求保护倒换要更快，甚至要达到亚毫秒级。 2.1 方案简介 高品质高可靠工业园区网络架构需要具备“设备网联化”、“联接宽带化”、“网络智能 化”以及“网安一体化”的先进特征，解决工业现场信息互联互通问题，保证网络传 输的确定性、可靠性。所以如图 2-1 所示，先进工业网络需要具备以下五个特征：确 定性、高可靠、大带宽、无线化以及智能运维。 6 解决方案架构 图2-1 先进工业网络五个特征 要满

电气主接线决定了可能存在的运行方式，影响着 运行的可靠性和灵活性。  电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的 布置。  电气主接线决定了继电保护和控制的方式。 对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠 性、灵活性和经济性三方面。 4 一、对电气主接线的基本要求 1. 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠 是电气主接线最基本的要求。 电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主 主 接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对 另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性 要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要 考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用 户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验 等诸多因素。 5 一、对电气主接线的基本要求 2. 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地 进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面： (1) 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与 经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性 的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方 面考虑： (1) 节省一次投资。 (2) 占地面积少。 (3) 电能损耗少。 7 二、电气主接线设计的原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的 主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始 资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切 相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控

生态尚处于发展阶段，其性能和功能可能无法满足某些特定行业或应用场景的需 求。此外，在传统用户习惯和市场规模的影响下，自主可控产品在市场的推广上 面临较大的阻力。 2. 硬件技术发展趋势 高性能、低功耗、强可靠性将是未来硬件发展的重要方向。随着云计算和数 据中心对计算能力的需求日益增加，设计适合大规模部署和管理的服务器硬件将 是一个重要的研究领域。此外，在信息安全方面，自主可控的硬件体系结构面临 着来 市场规模-分行业 数据来源：MIR DATABANK 图 2.2 2024 年中国大型 PLC 市场规模-分行业（单位：百万元） 如图 2.2，从应用场景与用户群体分布来看，大型 PLC 主要应用于对可靠性 与控制性能要求极高的关键领域，包括军工、重大装备及关键基础设施等，典型 应用行业涵盖冶金、汽车、油气、市政、轨交、电力与石化。 冶金, 22.2% 汽车 针对上述技术瓶颈与生态壁垒，国产 PLC 厂商亟需突破性解决方案。 在此背景下，宝信软件天行 PLC 系统精准锚定行业痛点，以全栈自主可控、 全开放互联架构为核心突破点，结合强劲的 CPU 算力、高可靠性、编程语言完全 兼容 IEC61131-3 标准以及支持导入国际知名品牌 PLC 应用程序，构建了一套 系统化破局方案。该方案通过“零门槛迁移”与“多工业场景的成功应用”两大 核心能力，不仅有效化解了存量外资

- 2025 年 全面实施智慧管网解决方案，新建管道全 面应用数字孪生体与全面泛在感知方案； 完成科技重大专项研究并启动成果推广应 用；加强信息系统融合，实现区域天然气 管网运行优化、管网可靠性、设备远程诊 断、线路动态风险评价等应用；形成智慧 管网建设、运营技术标准。 第二阶段 第一阶段 2022 年 3 （ 四 ）与国际先进实践对标分析 中油管道油气管网建设及管理水平与国际先进实践对标发现： 在较大范围内实施了管道的完整性管理体系； • 风险管理所需的数据基础和技术手段不足，制约管理水平进一步提升； • 已建立较为完善的生产运营体系，但在还应结合资源供给、市场及客户需求进一步提高运营的可靠性和效率； • 工程建设管理业务集成方面有一定基础，但工程数字化交付和质量管控能力有待提升； • 在数据采集、应用和标准化三方面都有待提升，暂无企业级信息系统集成平台。 10 8 碳纳米管 量子计算 自修复系统技术 会话式人工智能平台 —— 自动驾驶 L5 2-5 年 5-10 年 超过 10 年 智能织物 智能微尘 建立全管网可靠性模型，实现管道动态半定量风险评估，形成完备的站场完整性体系，通过应用智能物联设备等新技术对管道完整性、 设备故障诊断作出及时有效评价和判断，及时发现潜在风险及隐患，并快速提供处置建议 建立统一的建

低管网综合能耗。 第一阶段 全面实施智慧管网解决方案，新建管道全 面应用数字孪生体与全面泛在感知方案； 完成科技重大专项研究并启动成果推广应 用；加强信息系统融合，实现区域天然气 管网运行优化、管网可靠性、设备远程诊 断、线路动态风险评价等应用；形成智慧 管网建设、运营技术标准。 以数据标准融合为基础，通过数字化移交 和在役管道数据恢复试点工程构建数字孪 生体；全面开展智慧管网科技重大专项研 在较大范围内实施了管道的完整性管理体系； • 风险管理所需的数据基础和技术手段不足，制约管理水平进一步提升； • 已建立较为完善的生产运营体系，但在还应结合资源供给、市场及客户需求进一步提高运营的可靠性和效率； • 工程建设管理业务集成方面有一定基础，但工程数字化交付和质量管控能力有待提升； • 在数据采集、应用和标准化三方面都有待提升，暂无企业级信息系统集成平台。 数据管理 数据管理 数据管理 资主体的最大回报 工程建设 生产运营 资产管理 数据管理 完成管输能力经营与调运方案一体化优化，满足全面远控、供需平衡、调运模拟与全局优化的需要，确保管网运营安全、可靠和高效 建立全管网可靠性模型，实现管道动态半定量风险评估，形成完备的站场完整性体系，通过应用智能物联设备等新技术对管道完整性、 设备故障诊断作出及时有效评价和判断，及时发现潜在风险及隐患，并快速提供处置建议 建立统一的建

.....................................16 1.5 系统可靠性与扩展性....................................................................................17 1.5.1 系统可靠性............................................... 数据存储...............................................................................34 2.3.6 数据存储的可靠性.................................................................................36 2.3.7 数据压缩.... ................41 2.5.1 基于分布式数据库的交管数据查询索引处理方案..................................41 2.6 交管数据处理集群的可靠性与负载均衡设计................................................42 2.6.1 负载均衡处理机的单点失效容错处理..................

1Ω，设备的 工作接地，保护接地（包括屏蔽接地和建筑防雷接地）共同合用一组接地体的联合接地方式。 1.3 系统设计原则 为了达到国内领先的目标，该系统设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、 可靠性、稳定性和可扩展性的原则。  合理性原则 为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，系统设计根据实际状况 和建设治安防控系统的具体要求，充分满足用户在使用中的各项功能要求。为了保证系 统 、控、存、查、管、 用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一 的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的 功能。  可靠性原则 保证安防监控系统安全、正确地完成相应功能，保证系统的完整性、正确性 江苏朗明智能科技有限公司 8 本系统的规模无论在网络、系统平台，还是在系统应用方面都具有相当的规模，系统的 运行可靠性是主要性能之一。保证对系统提供 24 小时不间断服务。 系统的可靠性主要表现在以下几个方面：  前端摄像系统的可靠性  信号传输系统的可靠性  数字编解码系统的可靠性  视频存储系统的可靠性  视频管理服务器的可靠性  网络系统的可靠性  软件系统的可靠性  系统在设计上采用以下容错办法：  后备电源系统