如何通過HPC、AI擴展應對下一代電力挑戰(zhàn)

高性能計算(HPC)工作負載呈上升趨勢，并且短期內沒有放緩的跡象。預計到2032年，生成式AI有望成為價值1.3萬億美元的產業(yè)，而GPU的改進在短短10年內使IT性能增長了一千倍，其發(fā)展速度在更短的時間內迅速超越了之前的版本。

隨著工作負載的增加，數(shù)據(jù)中心運營商也面臨著由于能源需求激增而導致的功率波動加劇的挑戰(zhàn)。這促使他們創(chuàng)新數(shù)據(jù)中心電源，以有效支持HPC工作負載。

可靠的電源供應始于確?？煽康膭恿鲃酉到y(tǒng)和持續(xù)運行。在動力傳動系統(tǒng)中，不間斷電源(UPS)對于可靠性、防止電源中斷、無縫地向IT設備供電以及維持運營效率至關重要。

了解人工智能的數(shù)據(jù)中心動力傳動系統(tǒng)

電力輸送系統(tǒng)是從公用電源到IT設備的配電結構，包括開關設備、UPS、配電單元(PDU)和其他重要組件。這些技術共同為數(shù)據(jù)中心提供電力。

集成系統(tǒng)可實現(xiàn)最大正常運行時間，提供可靠的電力和備用解決方案，以防止停電并保持連續(xù)運行。為了了解此設置的效率，讓我們探索電流并檢查每種技術對整體功能的貢獻：

公用電網或可再生能源：這是數(shù)據(jù)中心基礎設施電力的來源。

自動轉換開關：在主電源發(fā)生故障時無縫切換到備用電源，確保持續(xù)運行。

燃料電池：以氫氣為動力，可以作為主要或備用電源。

長壽命電池：比傳統(tǒng)UPS電池提供更高的電力容量和彈性。

關鍵開關設備：防止外部故障（如公用電壓波動或短路）的第一道防線，將電力引入數(shù)據(jù)中心網絡。它也是重要的安全措施，在維護或維修期間隔離設備。

UPS：在電力中斷期間提供關鍵電源備份。它們還充當緩沖器，過濾來自電網的任何電壓波動或尖峰。當電網斷電時，它會轉向電池儲能系統(tǒng)(BESS)。

BESS：緩沖電力并消除短期供電波動。與UPS一樣，它也可以儲存電力作為局部區(qū)域的能源儲備。

靜態(tài)轉換開關：在電源之間提供電氣負載的即時轉換，從而保持電力的連續(xù)可靠。

電源分配單元(PDU)和遠程面板：將電力有效地分配到各種計算節(jié)點和存儲系統(tǒng)。

母線槽和機架PDU：為IT設備輸送電力，準確滿足已安裝計算資源的需求。

AI工作負載正在重塑IT中的電力動態(tài)，為電網容量和運營復雜性帶來新的挑戰(zhàn)。盡管機架密度不斷增加，但數(shù)據(jù)中心電力基礎設施和技術保持不變。這種情況要求數(shù)據(jù)中心所有者和運營商確保電力系統(tǒng)中的每一項資產，都能無縫地將電力從公用事業(yè)企業(yè)輸送到整個基礎設施的關鍵組件。

UPS對于緩解停電期間的干擾、確保持續(xù)可靠的電力供應至關重要。選擇正確的UPS系統(tǒng)可以幫助數(shù)據(jù)中心運營商管理HPC應用帶來的電力負載。

UPS如何管理AI和HPC負載

UPS裝置是數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)的骨干，在穩(wěn)定電力輸送方面發(fā)揮著不可或缺的作用。UPS裝置通過緩解電力波動并在斷電期間提供即時備份，確保關鍵計算任務能夠不間斷地繼續(xù)進行。

提供一致且平衡的電力

三相電力系統(tǒng)可以持續(xù)提供更高水平的平衡電力。三相系統(tǒng)中的每個電流相隔120度，確保當一個相達到峰值時，其他兩個相仍在提供電力，從而防止電力供應下降。

另一方面，單相交流電系統(tǒng)的載流柱總是相隔180度。因此，存在沒有電力輸送到負載的周期，使其僅適用于家庭和輕型商業(yè)應用，以獲得良好的能源供應。

三相系統(tǒng)能夠持續(xù)不間斷地供電，是高功率計算應用的理想選擇。恒定且平衡的電力輸送可以支持經常波動的AI工作負載需求，而不會影響性能或對關鍵設備造成任何損壞。它還可以更好地利用能源，減少電力浪費并提高效率。

實現(xiàn)持續(xù)、高質量的交流電

在線雙轉換UPS系統(tǒng)提供持續(xù)、高質量的交流電，這對于IT的平穩(wěn)運行至關重要。交流和直流之間的轉換可保護這些系統(tǒng)免受電壓問題的影響并防止設備損壞。此外，它們還具有強大的內部旁路功能，可降低維護或故障期間停機的風險。

在線UPS系統(tǒng)可將關鍵負載與電源異常隔離，防止出現(xiàn)所有電源問題，并確保AI系統(tǒng)使用穩(wěn)定、清潔的能源運行。它們能夠在斷電期間保持完美的正弦波輸出，并為電池提供零傳輸時間，這對于防止數(shù)據(jù)丟失和保證不間斷運行至關重要。

UPS系統(tǒng)中液體冷卻技術的集成對于確保持續(xù)供電至關重要，這對于冷卻劑分配中的機械負載至關重要?？煽康睦鋮s系統(tǒng)可為設備和設施保持最佳溫度。借助增強型UPS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心運營商可以確保在電源故障期間冷卻機制繼續(xù)運行而不會中斷，這強調了高密度計算環(huán)境中對恒定電源的需求。

無縫過渡至能源存儲解決方案

電網互動式UPS系統(tǒng)與BESS等儲能技術配合使用，幫助管理AI應用的電力需求。它們始終確保電力供應，即使在停電或需求高漲時也是如此。憑借快速頻率儲備(FFR)功能，UPS設備可以快速響應供需波動，實現(xiàn)無中斷平穩(wěn)過渡到儲能。這對于具有密集AI和HPC工作負載的數(shù)據(jù)中心至關重要。

BESS與UPS配合使用來平衡AI負載，在需求低時存儲額外的能量，并在高峰時段釋放能量以保持AI運行供電（也稱為“削峰”）。這種組合可防止過載，保持運行效率，并減少對傳統(tǒng)電源的依賴。

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