Bộ lưu trữ-cộng với-năng lượng mặt trời dành cho trung tâm dữ liệu: Không phải là một công tắc đơn giản

Khi các trung tâm dữ liệu ngày càng phát triển về quy mô và độ phức tạp, việc cung cấp cho chúng nguồn điện giá rẻ và đáng tin cậy chưa bao giờ cấp bách hơn thế. Gerhard Salge, giám đốc công nghệ (CTO) tại Hitachi Energy, một đơn vị thuộc tập đoàn Hitachi của Nhật Bản, đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa năng lượng tái tạo và hoạt động của trung tâm dữ liệu, lưu ý rằng mặc dù khả thi về mặt kỹ thuật nhưng thành công đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận, cơ sở hạ tầng phù hợp và cách tiếp cận toàn diện.

Salge nói với tạp chí pv: “Khi chúng tôi xem xét những gì đang xảy ra trong lưới điện, thì năng lượng tái tạo là một yếu tố tích cực ở phía phát điện và các trung tâm dữ liệu là một yếu tố tích cực ở phía cầu”. "Ngoài ra, điều bạn cần là ở khía cạnh linh hoạt, mà chúng tôi cần bộ lưu trữ và mạng lưới cũng có thể hoạt động tích cực ở đây để kết hợp tất cả các yếu tố này lại với nhau."

Theo Salge, điều quan trọng là lưới điện chủ động chứ không phải hệ thống thụ động đơn giản phản ứng với các điều kiện. Với nhiều năng lượng tái tạo hơn, mô hình nhu cầu thay đổi, trung tâm phụ tải mới và các tùy chọn lưu trữ như pin và các cơ sở hiện có như thủy điện được bơm, điều quan trọng là phải tích cực phối hợp các nguồn lực này để duy trì an ninh nguồn cung, chất lượng điện và tối ưu hóa chi phí.

"Nhưng khi nói về tác động và mối tương quan giữa năng lượng tái tạo và trung tâm dữ liệu, bạn luôn phải xem xét phạm vi linh hoạt đầy đủ này trong hệ thống điện gồm tất cả các yếu tố-bên cầu, bên phát điện, bên lưu trữ và lưới điện hoạt động ở giữa," ông nói, đồng thời lưu ý rằng lưới điện yếu hoặc tắc nghẽn sẽ không phục vụ mục đích này.

Trung tâm dữ liệu AI
Salge cảnh báo rằng không phải tất cả các trung tâm dữ liệu đều giống nhau. Ông nói: “Có những trung tâm dữ liệu thông thường và trung tâm dữ liệu AI. "Các trung tâm dữ liệu thông thường về cơ bản là những hệ thống có-tải cao với một số biến động ở trên cùng. Chúng chứa nhiều bộ xử lý xử lý các yêu cầu-từ các công cụ tìm kiếm hoặc các ứng dụng khác-nên khối lượng công việc được phân phối ngẫu nhiên trên chúng. Điều này tạo ra tải cơ sở với những thăng trầm ngẫu nhiên, đây là kiểu tải điển hình của một trung tâm dữ liệu thông thường."

Ngược lại, khối lượng công việc AI phụ thuộc nhiều vào GPU hoặc bộ tăng tốc AI, tiêu thụ năng lượng đáng kể liên tục. Không giống như các trung tâm dữ liệu thông thường, trung tâm dữ liệu AI thường chạy ở mức tải cao liên tục, đôi khi gần đạt công suất tối đa trong thời gian dài.

Salge giải thích: “Các trung tâm dữ liệu AI đặc biệt giỏi thực hiện tính toán song song”. “Rất nhiều trong số chúng được kích hoạt cùng một lúc với cùng một mô hình nhu cầu, điều này tạo ra những đột biến lên xuống trong hồ sơ nhu cầu và chúng hoàn toàn xuất hiện song song.”

Những biến động này thách thức cả nguồn điện cũng như chất lượng điện áp và tần số của lưới điện được kết nối. "Vì vậy, bạn cần vận chuyển công suất hoạt động từ hệ thống lưu trữ năng lượng hoặc siêu tụ điện đến nhu cầu của trung tâm dữ liệu AI. Và điều đó sau đó cần thực sự liên quan đến việc kiểm soát công suất hoạt động của trung tâm dữ liệu. Điều bạn cần là sự tương tác giữa bộ lưu trữ và trung tâm dữ liệu AI để cung cấp năng lượng hoạt động hoặc hấp thụ nó sau đó khi đạt đỉnh. Điều đó cũng có thể được thực hiện bởi một siêu tụ điện."

Pin có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn siêu tụ điện, nhưng siêu tụ điện có thể lưu trữ những năng lượng nhỏ hơn thường xuyên hơn. Salge nhấn mạnh: "Tuy nhiên, nếu bạn đặt một cục pin nhỏ hơn tải và bạn thực sự cần phải cho pin hoạt động hết công suất, thì pin sẽ không tồn tại được lâu với trung tâm dữ liệu của bạn, vì tần số của những vụ nổ này quá cao, thì bạn đang khiến pin bị lão hóa rất rất nhanh, vâng, vì vậy các siêu tụ điện có thể thực hiện nhiều chu kỳ hơn".

Ông cũng lưu ý rằng pin và siêu tụ điện đều là những công nghệ hoàn thiện nhưng cách thiết lập tối ưu-dù là loại này, loại kia hay kết hợp với tụ điện truyền thống-phụ thuộc vào kích thước bộ lưu trữ, số lượng giá đỡ, mức điện áp và thiết kế hệ thống tổng thể.

Quản lý các đợt đào tạo AI

Salge nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tuân thủ quy tắc lưới điện trên khắp các khu vực địa lý. Ông nói: “Bạn cần trở thành một công dân tốt của hệ thống điện. "Bạn phải cộng tác với các tiện ích địa phương để đảm bảo rằng bạn không vi phạm quy tắc lưới điện và không làm xáo trộn trung tâm dữ liệu trở lại lưới điện. Một cách tốt để làm điều này, khi năng lượng tái tạo và trung tâm dữ liệu được-đặt cùng nhau, là quản lý nguồn cung cấp năng lượng tái tạo đã có trong lãnh thổ trung tâm dữ liệu. Ngoài ra, việc có một lưới điện phát triển phù hợp trong tương lai là một lợi thế rõ ràng. Bởi vì bạn có nhiều yếu tố linh hoạt hơn và các yếu tố hoạt động này để quản lý lưu trữ và tích hợp tái tạo cũng như quản lý tải động của hệ thống trung tâm dữ liệu."

Nếu lưới điện trong tương lai không-phù hợp với thiết bị hiện đại, đang hoạt động tích cực thì các nhà vận hành sẽ gặp nhiều căng thẳng hơn đáng kể. Salge cho biết: “Thay vào đó, với việc lập kế hoạch tổng thể, bạn thậm chí có thể sử dụng một số tính linh hoạt của trung tâm dữ liệu như một loại tính năng có thể kiểm soát và đáp ứng nhu cầu”. Điều này làm cho trung tâm dữ liệu trở thành một nhu cầu có thể dự đoán và kiểm soát được, chỉ tạo áp lực cho lưới điện khi nó được chuẩn bị sẵn sàng.

“Tóm lại, về tính khả thi về mặt kỹ thuật: có, điều đó là có thể, nhưng nó đòi hỏi cấu hình phù hợp,” Salge nói.

Tính khả thi về mặt kinh tế
Về kinh tế, Salge tin rằng năng lượng mặt trời và gió vẫn là nguồn năng lượng rẻ nhất, ngay cả khi tính đến tính linh hoạt của lưới điện cần thiết để tích hợp chúng với các trung tâm dữ liệu. Năng lượng mặt trời được triển khai nhanh nhất, gió bổ sung tốt cho nó và cả hai đều có thể được mở rộng quy mô song song.

Ông nói: “Bất kỳ sự gia tăng nào về nhu cầu trung tâm dữ liệu đều cần có đầu tư, dù là từ năng lượng tái tạo hay năng lượng thông thường. Kinh tế phụ thuộc vào thị trường và các cơ chế thị trường, quy định cũng như quy hoạch lưới kỹ thuật đều có mối liên hệ với nhau, ảnh hưởng đến dòng năng lượng, giá cả và sự ổn định của hệ thống”.

"Chúng tôi khuyên các nhà phát triển nên làm việc với tất cả các bên liên quan-tiện ích, nhà cung cấp công nghệ và nhà lập kế hoạch-ngay từ đầu để đảm bảo độ tin cậy, khả năng chi trả và sự chấp nhận của xã hội. Lập kế hoạch toàn diện tránh được các biện pháp khắc phục mang tính phản ứng và dẫn đến-kết quả lâu dài tốt hơn", Salge kết luận.