海上運算的新模式
中國已啟用首座設於上海附近海床的資料中心第一期，這項設施旨在結合離岸風力發電與海洋冷卻。該計畫由海蘭雲（HiCloud）建置，初期為 2.3 百萬瓦的示範設施，預計逐步擴建至 24 百萬瓦。設施位於臨港新片區外海，大部分電力由附近的離岸風機供應，並透過海水流經密封的伺服器艙來帶走熱能。建置投資約 16 億元人民幣（約 2.26 億美元），營運商的目標是將電力使用效率（PUE）控制在 1.15 或以下，使這座設施躋身同類型中效率最高之列。
這種做法顛覆了資料中心設計長期以來的限制。傳統園區使用冷水機與冷卻塔，這些系統可能耗用設施總電力的 40% 至 50%。利用海床穩定、低溫的環境，這座水下設施希望將冷卻能耗降至總用電量的 10% 以下。設計團隊估計，與同等規模的陸上設施相比，總用電需求可降低約 22.8%。此設施也能減少逾 90% 的土地使用，冷卻時不需淡水；這兩項限制在上海這類人口稠密的沿海城市尤其嚴峻。
這項計畫建立在中國數年的試驗成果之上。海蘭雲已在海南島外海部署商用水下設施，位置約在水面下 35 公尺（114 英尺），採用耐壓艙體，每個可容納 400 至 500 台伺服器。各艙體彼此連接，並透過海底電纜連至中國大陸。這些模組被視為邁向大型叢集的墊腳石，也是國家「東數西算」工程的一環，該工程旨在擴充運算容量，並平衡全國運算服務的地理分布。
系統的位置與運作方式
上海設施位於中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區附近外海。光纖連結負責傳送資料進出水下模組；模組固定在海床上，以減少風暴期間的晃動。電力電纜則將設施連接至離岸風場，供應逾 95% 的用電。初期營運將以緊湊型陣列為主，可容納 198 個伺服器機櫃，下一階段增設更多艙體後，容量還能擴大。
效率指標說明
資料中心營運商會關注一項名為電力使用效率（PUE）的比值。計算方式是以設施總用電量除以供應運算設備的電力。理論上的 PUE 1.0 代表每一瓦電力都用於伺服器，沒有耗在冷卻或其他設施用電上。中國的國家政策要求，新建資料中心到 2025 年底時，PUE 應低於 1.25。這座水下設施的設計目標是 PUE 不超過 1.15，與採用先進冷卻及能源管理技術的頂尖陸上設施相當，也遠低於許多 PUE 仍高於 1.4 的老舊設施。
冷卻與能源使用
海水的熱容量高、溫度穩定，因此是帶走廢熱的有效媒介。在臨港的設計中，海水流經連接伺服器艙的熱交換器，吸收熱能後再散入周圍水體。這種方式不需使用陸上設施的大型風扇、冷水機與蒸發式冷卻設備。由於艙體密封，並維持在穩定溫度，電子設備也能避免灰塵、濕度變化，以及人員與設備造成的震動。其他業者先前的水下試驗顯示，這些條件可延長硬體壽命並降低故障率。
中國為何選在此時推動
人工智慧、影音、電子商務與互聯產業帶動的運算需求正快速攀升。訓練及執行現代 AI 模型，需要密集部署大量圖形處理器與張量處理器，這些設備耗電量大，也會產生大量熱能。同時，各地政府面臨更嚴格的土地、水資源與排放限制。將資料中心設於外海，有助於因應這些限制。開發商指出，東海離岸風力資源豐富，年利用時數超過 3,000 小時；海床則能提供穩定的自然冷卻環境。
上海的計畫目標是在本十年中期大幅提升智慧運算能力與產業產值，預計到 2027 年運算能力達 200 百億億次浮點運算（exaFLOPS），智慧雲端產業規模達數千億元人民幣。在資料產生地附近建置運算容量並使用鄰近的再生能源，可減少傳輸損耗，也能降低沿海使用者的延遲。這也與國家策略相輔相成，將部分工作負載導向西部的大型園區。相較於興建大型陸上園區，水下設施幾乎能將土地占用與淡水使用降至零，減輕對當地環境的負擔。
開發商也著眼於擴大規模。海蘭雲與申能集團、中國電信上海分公司、儀電集團及中交第三航務工程局等合作夥伴簽署協議，計畫打造規模更大的叢集，目標是建置由離岸風電供能、容量達 500 百萬瓦的水下設施。若達成此目標，這項概念將從示範計畫邁向國家運算建設的主流選項。
環境與海洋生態影響
任何將熱能排入海洋的計畫，都必須管理熱排放影響區。較暖的水體溶氧較低，可能對海洋生物造成壓力，尤其是在夏季與海洋熱浪期間。開發商表示，先前試點部署期間的測試顯示，附近水域升溫不到攝氏 1 度；但隨著容量擴大，持續監測至關重要。採用擴散器設計、在敏感時段自動降低流量的智慧控制，以及避開脆弱棲地的審慎選址，都有助於降低影響。
除了熱能，工程人員也必須考量噪音、電力與資料電纜周圍的電磁場，以及施工或維護工作干擾海床生態系的風險。艙體外部的防污措施應避免使用有毒塗料，防腐蝕設計也不能污染周圍水域。監管機關可能會要求提出詳細的環境影響評估、基線調查，並持續公開設施附近的水溫、噪音與海洋生物資訊。若能落實嚴格監督，海洋冷卻帶來的節能與節水效益便有望兼顧當地環境保護。
安全、韌性與維護
將伺服器移至海床，也帶來新的威脅。電纜與艙體可能受到船錨、拖網設備、風暴或蓄意破壞的威脅。營運商可透過設置禁入區、將電纜埋入海床或加裝保護層、聲納監控，以及偵測設施周邊異常活動的警報系統，降低部分風險。研究人員也提醒，聲波干擾在罕見情況下可能影響敏感設備，因此設計與營運時必須重視聲學監測與堅固的屏蔽措施。
海洋環境也可能提升可靠度。艙體密封、沒有灰塵，且溫度與濕度維持穩定，可減少腐蝕與機械應力。其他國家的過往試驗記錄到的硬體故障率遠低於一般陸上資料中心。穩定環境有助於配電設備、儲存設備與互連設備維持嚴格的運作規格，這對需要高速網路的 AI 訓練叢集尤其重要。
維護方式也會有所改變。工程人員無法走進水下機房更換零件，因此系統必須採用模組化設計。若機櫃或電源設備故障，營運商會更換整個艙體，或在預定維護時段將密封模組送上水面再抽換。海洋生物附著、腐蝕與密封狀況將決定檢查週期。能否快速回收並重新部署，並具備明確的介面與標準化零件，將決定這項構想究竟只是精巧的概念，還是實用且具韌性的服務。
經濟效益與規模
資本成本相當高。數億美元的建置費用涵蓋海底艙體、海事工程、專用電力與冷卻設備，以及與離岸風場的整合。然而，若 PUE 維持在 1.15 左右，且設施直接採用當地風機供電，營運成本可能具有吸引力。電力是現代資料中心最大的支出。PUE 越低，代表更多電力用於運算，而非其他設施需求。在土地與水資源稀缺的城市，省下的土地、冷卻塔與水權成本也相當重要。
離岸工程也會帶來額外成本。天候延誤會增加費用與不確定性，保險、船舶與專業人力也會推高價格。隨著經驗累積與標準化，部分成本可望下降。中國的離岸風電供應鏈已相當成熟，有助於控制價格並掌握工期。若臨港設施證明其可靠且容易維護，擴建容量的經濟效益便會提高。與大型網路營運商及能源公司的合作，也有助於吸引付費客戶進駐機櫃，並讓計畫與電網規劃相互配合。
與早期嘗試的比較
水下資料中心並非新概念。十年前，微軟的 Project Natick 曾在太平洋沿岸測試密封鋼製艙體，之後又在奧克尼群島外海部署一座 12 公尺長、搭載 864 台伺服器的設備。該公司表示硬體故障率非常低，可能受惠於穩定的環境與充填氮氣的艙內環境。微軟於 2024 年結束研究計畫，並表示不會將此概念商業化。上海的計畫則走上不同道路：它與離岸風場結合、追求更低的 PUE，並納入更廣泛的城市與國家運算容量擴充計畫。
其他公司與國家也在研究海洋冷卻或水下設計。新創公司提出靠岸的小型海底模組，南韓、日本與新加坡的研究團隊也曾探索海洋冷卻與選址。在陸上，營運商持續透過溫水液冷、將廢熱回收至區域能源網，以及降低耗電的新型晶片架構來提升效率。計算所有成本與風險後，海洋型模式仍須證明其效益勝過最佳的陸上替代方案。
接下來的觀察重點
上海附近的示範階段將提供 PUE、可靠度與海上維護程序的實際數據。由獨立機構查核能源平衡與環境表現，對建立公眾信心至關重要。監測排水口周邊的水溫變化、追蹤噪音程度，並公布海洋生物觀察結果，可用來判斷大規模部署是否能與當地生態系共存。監管機關可將這些資訊公開列為許可與續照條件。
兩項里程碑將左右近期發展。第一是從 2.3 百萬瓦擴大至預定的 24 百萬瓦，這將檢驗安裝與維護能否順利擴展。第二是朝開發商及合作夥伴宣布的 500 百萬瓦目標推進。這需要更大的設施範圍、更多風機與更強的電網連結，也需要標準化艙體設計、明確的維修作業程序，以及能快速交付模組的供應鏈。若此模式在上海證明可行，具備豐富離岸風力資源且土地受限的沿海地區，可能也會跟進。
重點整理
- 海蘭雲已啟用上海外海的海底資料中心，初期為 2.3 百萬瓦的示範設施，預計擴充至 24 百萬瓦。
- 設施逾 95% 的電力來自離岸風電，並以海水冷卻。
- 營運商以 PUE 1.15 或以下為目標，優於中國要求新建資料中心於 2025 年底前達到 PUE 低於 1.25 的國家指引。
- 設計團隊估計，與可比的陸上設施相比，總用電量約可降低 22.8%，冷卻能耗則降至總用電量的 10% 以下。
- 計畫成本約 2.26 億美元，初期陣列可在耐壓艙體內容納 198 個伺服器機櫃。
- 中國先前在海南進行的試驗，將艙體設於約 35 公尺深處，每個艙體搭載 400 至 500 台伺服器，並以海底電纜連接岸上。
- 此計畫的效益包括土地占用減少逾 90%，且冷卻不需使用淡水。
- 海蘭雲及合作夥伴已宣布，計畫打造由離岸風電供能、容量達 500 百萬瓦的水下叢集。
- 環境監督將聚焦熱排放、噪音及電纜對海洋生物的影響，尤其是氣候較暖的時期。
- 國外過往水下試驗曾回報硬體故障率偏低，但海上大規模營運仍面臨維護、安全與成本挑戰。
