海上计算的新模式
中国已启用上海近海一座海底数据中心的第一阶段项目。该项目旨在将海上风电与海水冷却相结合，由海云数据建设，初期为2.3兆瓦示范项目，计划扩容至24兆瓦。数据中心位于临港新片区海岸附近，大部分电力由邻近的海上风机提供，热量则通过在密封服务器舱周围循环海水带走。项目投资约16亿元人民币（约合2.26亿美元），运营方的目标是将电能利用效率（PUE）控制在1.15或以下，使该项目跻身同类设施中能效最高的行列。
这一做法突破了数据中心设计长期以来的一项限制。传统园区使用冷水机组和冷却塔，这些系统可能消耗场地总用电量的40%至50%。海底环境温度稳定且较低，这座水下设施旨在将冷却能耗降至总能耗的10%以下。设计方估计，与规模相当的陆上设施相比，该项目的总用电需求将减少约22.8%。此外，项目占地可减少90%以上，冷却无需淡水，这两项限制在上海这样的沿海人口密集城市尤为突出。
该项目建立在中国数年来的试验基础之上。在海南岛近海，海云数据已部署一座商业化海底设施，位于水面下约35米（114英尺），采用耐压舱体，每个舱体可容纳400至500台服务器。各舱体相互连接，并通过海底电缆与大陆相连。这些模块被视为建设更大规模集群的跳板，也是“东数西算”国家工程的一部分，该工程旨在扩充算力，并平衡全国算力布局。
系统的位置与运行方式
上海项目位于中国（上海）自由贸易试验区临港新片区近海。光纤链路负责向水下模块传输数据并将数据传回；模块固定在海床上，以减少风暴期间的移动。电缆将项目接入海上风电场，后者供应超过95%的电力。初期运营将聚焦一组紧凑的设备阵列，可容纳198个服务器机架；下一阶段增设更多舱体后，容量还可进一步扩大。
能效指标解读
数据中心运营商关注一项名为电能利用效率（PUE）的指标。该指标是场地总耗电量与供给计算设备的电量之比。理论上的PUE值1.0意味着每一瓦电都用于服务器，没有电力消耗在冷却或其他辅助系统上。中国国家政策要求，到2025年底，新建数据中心的PUE应低于1.25。该水下设施的设计目标是不超过1.15。这与采用先进冷却和能源管理技术的最佳陆上设施相当，且远低于许多仍在1.4以上运行的老旧设施。
冷却与能耗
海水热容量高、温度稳定，因此是高效的废热散热介质。临港项目的设计采用海水流经连接服务器舱的热交换器，吸收的热量随后散入周围水体。这种方式无需使用陆上数据中心常见的大型风扇、冷水机组和蒸发冷却系统。舱体与空气隔绝，内部温度稳定，电子设备也因此免受灰尘、湿度波动以及人员和设备振动的影响。这些条件有望延长硬件寿命、降低故障率，其他企业此前开展的水下试验也报告了类似结果。
中国为何此时推进这一项目
人工智能、视频、电子商务和互联工业推动计算需求迅速增长。训练和运行现代人工智能模型需要密集部署图形处理器和张量处理器集群，这些设备耗电量大、发热强烈。与此同时，地方政府面临更严格的土地、水资源和排放限制。将数据中心设在近海有助于应对这些约束。开发方称，东海风能资源丰富，每年可利用超过3,000小时；海床则为冷却提供了天然的温度稳定性。
上海计划在本十年中期大幅提升智能算力和产业产出，目标是到2027年实现200艾字节浮点运算（exaFLOPS）的算力，并打造产值数千亿元人民币的智能云产业。在数据产生地附近建设算力设施，同时利用邻近的可再生能源，可减少输电损耗和沿海用户的网络延迟。这也与国家战略相辅相成：部分工作负载将被转移至西部的大型园区。与新建大型陆上园区相比，这座水下设施几乎不占用土地，也不消耗淡水，从而减轻对当地环境的压力。
开发方还着眼于扩大规模。海云数据与申能集团、中国电信上海公司、仪电集团和中交第三航务工程局等合作伙伴签署协议，计划推进规模更大的集群，目标是建设由海上风电供能、容量达500兆瓦的水下算力设施。这一目标将推动该构想从示范项目走向国家算力建设的主流选项。
环境与海洋影响
任何向海洋排放热量的项目都需要管理热羽流。较暖的水体溶解氧含量更低，可能给海洋生物带来压力，尤其是在夏季和海洋热浪期间。开发方表示，早期试点部署期间的测试显示，附近水域温升不到1摄氏度；但随着容量扩大，持续监测至关重要。扩散器设计、在敏感时期自动降低流量的智能控制，以及避开脆弱栖息地的谨慎选址，都有助于降低影响。
除热量外，工程人员还必须考虑噪声、电力和数据电缆周围的电磁场，以及施工或维护活动对海底生态系统造成扰动的风险。舱体外部的防污策略应避免使用有毒涂层，防腐措施也必须避免污染周边水域。监管机构可能要求开展详细的环境影响评估、基线调查，并持续公开项目附近水温、噪声和海洋生物情况。如果在严格监管下实施，海水冷却带来的节能和节水效益便有望与当地环境保护相平衡。
安全、韧性与维护
将服务器移至海床会带来新的风险。电缆和舱体可能受到船锚、拖网设备、风暴或蓄意破坏的威胁。运营方可通过设置禁入区、将电缆埋入海床或加装防护、进行声呐监控，以及部署异常活动警报系统来降低部分风险。研究人员还警告称，在极少数情况下，基于声音的干扰可能影响敏感设备，因此设计和运营中需要进行声学监测并采用可靠的屏蔽措施。
海洋环境也可能提升可靠性。舱体密封、无尘，并保持温度和湿度稳定。这能减少腐蚀和机械应力；其他国家的早期试验记录到的硬件故障率也远低于典型陆上数据中心。稳定的环境有助于配电设备、存储系统和互连设备在严格的公差范围内运行，这对需要高速网络的人工智能训练集群至关重要。
维护方式也将随之改变。工程师无法进入水下机房更换部件，因此系统必须采用模块化设计。如果机架或供电单元发生故障，运营方需更换整个舱体，或在计划检修期间将密封模块吊至水面后抽出。海洋生物附着、腐蚀和密封件状况将决定检查周期。能否快速回收和重新部署，并采用清晰的接口与标准化零件，将决定这一构想究竟只是巧妙的设计，还是能成为实用、可靠的服务。
经济性与规模
资本成本较高。数亿美元的建设投资涵盖海底舱体、海上施工、专用供电和冷却设备，以及与海上风电场的集成。不过，如果PUE保持在1.15左右，且场地直接从当地风机取电，运营成本可能具有吸引力。电力是现代数据中心最大的开支。较低的PUE意味着更多电力用于计算，而非辅助系统。在土地和水资源稀缺的城市，避免购置土地、建设冷却塔和获取水权所节省的成本也很重要。
海上作业也会带来额外成本。天气造成的延误会增加费用和不确定性，保险、船舶及专业船员也会推高价格。随着经验积累和标准化推进，部分成本有望下降。中国的海上风电供应链已较成熟，这有助于控制价格和工期。如果临港项目证明运行可靠、维护方便，新增容量的经济性将随之改善。与大型网络运营商和能源企业合作，也有助于吸引付费客户使用机架，并使项目与电网规划相协调。
与早期尝试的比较
水下数据中心并非新概念。十年前，微软的“纳蒂克计划”曾在太平洋沿岸测试一枚密封钢制舱体，随后又在奥克尼群岛近海部署了一台长12米、装有864台服务器的设备。微软报告称其硬件故障率极低，这可能得益于稳定的环境和充氮舱内空间。该公司于2024年结束研究项目，并表示不会将这一概念商业化。上海项目则采取了不同路径：它与海上风电场相连，目标PUE更低，并纳入更广泛的城市和国家算力扩容计划。
其他企业和国家也在研究海水冷却或水下数据中心设计。初创公司提出了靠近海岸的小型海底模块，韩国、日本和新加坡的研究团队也探索了海洋冷却和选址方案。在陆上，运营商继续通过温水液冷、将余热用于区域能源网络，以及采用降低功耗的新型芯片架构来提高能效。海洋模式需要证明，在计入全部成本和风险后，其优势超过最佳陆上方案。
后续关注重点
上海近海的示范阶段将提供PUE、可靠性和海上维护流程方面的实测数据。对能源平衡和环境表现开展独立审计，对于建立公众信任至关重要。监测排水口附近的水温变化、跟踪噪声水平并报告海洋生物观测情况，有助于判断大规模部署是否能与当地生态系统相容。监管机构可将这些信息披露要求纳入许可和续期条件。
两个里程碑将影响近期进展。第一是从2.3兆瓦扩容至计划中的24兆瓦，这将检验设备部署和维护能否顺利扩大规模。第二是开发方及其合作伙伴宣布的500兆瓦目标能否取得进展。实现这一目标需要更大的设施规模、更多风机和更强的电网连接，也需要标准化的舱体设计、明确的维护操作流程，以及能够快速交付模块的供应链。如果这一模式在上海得到验证，其他海上风能资源丰富、土地约束严格的沿海地区可能会跟进。
要点
- 海云数据已启用上海近海的一座海底数据中心，初期为2.3兆瓦示范项目，计划扩容至24兆瓦。
- 该项目超过95%的电力来自海上风电，冷却则利用海水。
- 运营方的目标是将PUE控制在1.15或以下，优于中国国家指南提出的要求：到2025年底，新建数据中心的PUE应低于1.25。
- 设计方估计，与同等规模的陆上设施相比，该项目总用电量可减少约22.8%，冷却能耗可降至总能耗的10%以下。
- 项目投资约2.26亿美元，初期设备阵列可在耐压舱体内容纳198个服务器机架。
- 中国此前在海南开展的试验将舱体部署在约35米深处，每个舱体搭载400至500台服务器，并通过海底电缆连接陆地。
- 项目的优势包括占地减少90%以上，冷却无需使用淡水。
- 海云数据及其合作伙伴已宣布计划建设一座由海上风电供能、容量达500兆瓦的水下集群。
- 环境监管将重点关注热水排放、噪声及电缆对海洋生物的影响，尤其是在温暖时期。
- 海外早期水下试验报告称硬件故障率较低，但海上大规模运营仍面临维护、安全和成本方面的挑战。
