在AI算力產業蓬勃發展的今天,資料中心作為數位化經濟的基礎設施,正面臨著前所未有的挑戰與機會。如何構建高效率、高可靠、可持續的電力基礎設施,成為算力產業發展的重要課題。
現在我們必須保護電網免受AI波動的影響,這是一個新的技術問題,在生成式 AI興起的時代,供電系統正在面臨多面向、高度複雜的挑戰。
從算力中心角度看,AI對供配電系統的挑戰主要展現在三個方面:
- 首先是功率和容量需求的爆炸式成長,數百MW(MegaWatt)甚至更大規模的資料中心園區不斷出現;
- 其次是機櫃功率密度的提升,目前已達到 60-70 千瓦(kW),預計將可能達到200千瓦(kW),如此之高的機櫃功率密度將帶給配電、電源和冷卻系統巨大的挑戰;
- 最後是獲得電力資源的難度變大,大型資料中心園區面臨著電力供應、土地資源和電網連接等方面的瓶頸。
在設法解決這些問題的同時,AI負載也被觀察到有一些特性:相較於傳統算力負載,AI負載功率更大,同時波動性也更大。這種波動將反向影響到電網供電的穩定性,這也對供配電系統提出了全新的挑戰。
以不斷電系統(UPS)而言,傳統的UPS普遍有體積大、耗能、難維護的缺點,面對智算時代複雜的能源挑戰,資料中心的電力基礎設施必須持續創新突破,由於AI負載量提升,必須更著重電力轉換效率與性能,以節能電費、降低電力和冷卻費用等營運成本(OPEX);另外還需要優化的是UPS的佔地面積,才能把更多寶貴的機房空間留給運算和資料儲存的IT設備。
UPS的設計方面,必須考慮緊湊的尺寸,避免佔據寶貴的資料中心空間,並聯冗餘功能可實現多台並聯,降低斷電風險,或隨著成長而擴充容量。以伊頓9395XR UPS為例,其繼承了旗艦機種9395 UPS的高性能,雙轉換效率可達97.5%,並在開啟ESS節能模式後,效率超過99%,在性能和佔地面積有優勢。
UPS的部署主要是為了提供高品質、可靠的備援電力,若是要進一步做到儲能,業界已有兼具儲能與UPS的創新技術,協助資料中心在尖峰需求時段最佳化電力使用,還能獲得額外電費收益。現在的技術已經可以做到結合UPS及儲能二合一的設計,可以做「削峰填谷」,創造節省電費、參與需量競價等額外的經濟效益,超越原本UPS的備用電源的範疇。隨著用電需求增加,「電網互動式UPS」能夠智慧化響應電網需求,同時持續供應場域穩定電源,維持設備正常運轉,而在既有電力系統需要改造時,電網互動式UPS能夠更好地滿足能源轉型與ESG的目標,升級成為智慧電網。
隨著全球能源轉型不斷演進,加上AI算力需求激增,資料中心除了配置UPS,還需要思考如何在能源結構加入更多再生能源、儲能等組合,以因應市場的變化。
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