مولدات الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات: ما الذي تتطلبه بنى التحتية للذكاء الاصطناعي من مجموعات المولدات الحديثة

تُغيِّر البنية التحتية للذكاء الاصطناعي حجم أنظمة طاقة مراكز البيانات وتوقعاتها. فمع نمو الحوسبة عالية الكثافة، تزداد الحاجة إلى الكهرباء، بينما تُبنى الحرم الجامعي الجديدة غالبًا في أسواقٍ يعاني فيها الشبكة الكهربائية من ضغوطٍ على قدرتها، وعلى أوقات الربط بالشبكة، وعلى جودة التيار الكهربائي.

وتتوقع وكالة الطاقة الدولية (IEA) أن يستمر استهلاك مراكز البيانات العالمية للطاقة الكهربائية في التضاعف تقريبًا، من نحو ٤٨٥ تيراواط ساعة في عام ٢٠٢٥ إلى حوالي ٩٥٠ تيراواط ساعة في عام ٢٠٣٠. ومن المتوقع أن تنمو مراكز البيانات المتخصصة في الذكاء الاصطناعي بوتيرة أسرع من ذلك. وللمشغلين والمطورين، يجعل هذا تصميم أنظمة الطاقة الاحتياطية قراراً جوهرياً في البنية التحتية، لا مجرد إجراءٍ ثانوي.

هيكلية طاقة احتياطية لمراكز البيانات تشمل الشبكة العامة، وحدات التغذية غير المنقطعة (UPS)، ومجموعات المولدات، والأحمال التقنية المعلوماتية، وأحمال التبريد

إشارَة سوقيّة: اتفاقية جنيراك–أمازون

في ١٦ سبتمبر ٢٠٢٦، كشفت شركة جينيراك عن اتفاقية توريد طويلة الأجل مع أمازون لتوفير مولدات الطاقة الاحتياطية لمراكز بيانات أمازون. وأشارت جينيراك إلى أن التسليم الأولي من المتوقع أن يبلغ إجمالي قيمته نحو ٢,٤ مليار دولار أمريكي في عامَي ٢٠٢٧ و٢٠٢٨. وتشمل آلية الضمان المرتبطة بهذه الصفقة شرطاً إضافياً للاستحقاق مرتبطاً بالمبالغ الإجمالية المدفوعة صافيةً مقابل المولدات الاحتياطية، وبحد أقصى ٨ مليارات دولار أمريكي.

لا ينبغي اعتبار الرقم ٨ مليارات دولار أمريكي التزاماً مؤكداً بشراء بقيمة ٨ مليارات دولار أمريكي. بل هو الحد الأعلى للمدفوعات المرتبطة بآلية استحقاق الضمان. ومع ذلك، فإن الحجم المُعلن عنه للتسليمات الأولية يُظهر مدى الأهمية الاستراتيجية التي اكتسبتها توليد الطاقة الاحتياطية في تطوير مراكز البيانات فائقة القياس.

المصدر: شركة جينيراك هولدينغز إنك.

١. لماذا لا تزال مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بحاجة إلى مولدات احتياطية

عادةً ما يعتمد مركز البيانات الحديث على عدة طبقات من حماية التغذية الكهربائية. وتزود شبكة التوزيع الكهربائي المنشأة بالطاقة أثناء التشغيل العادي. أما أنظمة مصادر الطاقة غير المنقطعة (UPS) ووحدات تخزين الطاقة بالبطاريات فهي قادرة على سد انقطاعات التيار القصيرة ودعم جودة التغذية الكهربائية. أما مجموعات المولدات الاحتياطية فتوفر الطاقة لفترات أطول عند انقطاع الشبكة أو عدم استقرارها.

وبالتالي فإن هذه التقنيات تؤدي أدواراً مختلفة. فالبطاريات ليست بديلاً بسيطاً عن مجموعات المولدات، كما أن مجموعات المولدات ليست بديلاً عن أنظمة مصادر الطاقة غير المنقطعة (UPS). وفي المنشآت الحرجة، يتم تصميمها كجزءٍ من بنية كهربائية واحدة منسَّقة.

وتزيد أحمال الذكاء الاصطناعي من أهمية هذه التنسيق باطراد. إذ يمكن لمجموعات الحوسبة عالية الكثافة أن تُولِّد أحمالاً كهربائية كبيرة تتغير بسرعة، في حين يجب أن تظل أنظمة التبريد والمضخات وأجهزة التحكم ومعدات الشبكات مشغَّلةً في الوقت نفسه. ولذلك، لا بد من اختيار نظام المولدات وفقاً للملف الكامل لأحمال المنشأة — وليس فقط وفقاً للحمل المُعلن المخصص لتكنولوجيا المعلومات.

٢. ما الذي يميِّز مولِّد مركز البيانات؟

البدء السريع والاستجابة العابرة القوية

عند انقطاع التغذية الكهربائية من الشبكة، يجب أن يبدأ المولِّد يعمل ويستقر ويتحمَّل الحمل ضمن الفترة الزمنية المسموح بها وفقًا لاستراتيجية وحدة التغذية غير المنقطعة (UPS) واستراتيجية التحويل في المنشأة. وقد يؤدي تحمُّل الحمل فجأةً إلى انحرافات في الجهد والتردد، ولذلك يجب أخذ عوامل مثل توافق المحرك مع المولِّد، وتحديد حجم المولِّد البديل، ومنطق التحكُّم، وأداء تحمُّل الخطوات المتدرجة للحمل في الاعتبار أثناء تصميم النظام.

التوازي بين وحدات متعددة والازدواجية

نادرًا ما تعتمد مراكز البيانات الكبيرة على مولِّد وحيد. فقد تتطلّب هياكل الازدواجية مثل N+1 و2N وغيرها تشغيل عدة مجموعات مولِّدة بالتوازي، بحيث تتشارك في تحمل الأحمال الفعَّالة والسلبية، وتعزل الوحدة المعطوبة، وتستمر في التشغيل دون التأثير على أداء باقي النظام. وبالتالي، فإن لوحة التوازي ومفهوم التحكُّم فيها لا تقل أهمية عن مجموعة المولِّد نفسها.

التشغيل الاحتياطي الموثوق

قد تقضي مولدات مراكز البيانات فترات طويلة في وضع الاستعداد، ثم يُتوقع منها التشغيل الفوري في ظروف الطوارئ. وتؤثر الصيانة الوقائية وصحة البطاريات ونظام التشغيل ونوعية الوقود وحالة سائل التبريد وتسخين ماء الغلاف وفحص الأحمال الروتيني جميعها على الجاهزية للطوارئ.

التكامل مع أنظمة تحكم المنشأة

في مراكز البيانات الحديثة، قد تحتاج أنظمة تحكم المولدات إلى الاتصال بأنظمة نقل التغذية التلقائي (ATS) أو لوحات التوازي أو أنظمة إدارة المباني (BMS) أو أنظمة التحكم والإشراف (SCADA). ويجب تحديد مراقبة الحالة عن بُعد والتنبيهات وتسجيل الأحداث وبروتوكولات الاتصال في مرحلة مبكرة كي يمكن دمج نظام الطاقة الاحتياطية ضمن استراتيجية تشغيل المنشأة.

عدة مجموعات مولدات ديزل مركَّبة في منشأة طاقة احتياطية حديثة لمراكز البيانات

٣. كيفية تحديد سعة المولد الاحتياطي لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

اختيار المولد بناءً على مطابقة قيمة واحدة فقط بوحدة الكيلوفولت أمبير (kVA) نادرًا ما يكون كافيًا لمراكز البيانات الكبيرة. وينبغي أن تشمل دراسة التحديد الدقيق للسعة كلًّا من الطلب المستقر والسلوك العابر.

• حمل معدات تكنولوجيا المعلومات والنمو المتوقع لكثافة الرفوف في المستقبل
• طلب نظام التبريد، بما في ذلك المبردات أو المبردات الجافة، والمضخات، والمراوح، وأنظمة التحكم
• خسائر وحدة التغذية غير المنقطعة (UPS) وغيرها من خسائر التحويل الكهربائي
• تيارات بدء تشغيل المحركات والأحمال المتدرجة الأخرى
• استراتيجية التكرار، مثل N+1 أو 2N
• المدة المطلوبة للتشغيل وسياسة تخزين الوقود
• درجة حرارة الجو المحيط وارتفاع مكان التركيب، اللتان قد تؤثران على أداء المحرك ونظام التبريد
• الجهد، التردد، والمعايير الكهربائية المحلية
• مساحة التركيب المتاحة، والتهوية، ومسارات العادم، والحدود الصوتية المسموحة
• التوسّع المستقبلي وما إذا كان يمكن ربط مجموعات مولّدات إضافية على التوازي لاحقًا

في مرافق الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة، يجب إيلاء اهتمام خاصٍّ لحمولة التبريد. وتُعَد معدات التبريد جزءًا من الحمولة الطارئة، ويمكن أن تؤثر خصائص بدء تشغيلها تأثيرًا جوهريًّا في تحديد سعة المولِّدات. ولهذا السبب، فإن قائمة الحمولات الخاصة بالمشروع تكون أكثر فائدةً من الاكتفاء باختيار السعة الإجمالية للموقع بوحدة الميغاواط.

عوامل تحديد سعة المولِّدات الاحتياطية لمراكز البيانات، ومن أبرزها: حمولة أنظمة تكنولوجيا المعلومات، وحمولة التبريد، وخسائر وحدات التغذية غير المنقطعة (UPS)، والاحتياطي المطلوب، وظروف الموقع.

٤. هل تُستخدَم الديزل أم الغاز أم طاقة احتياطية هجينة؟

لا توجد نوعية وحيدة من الوقود تناسب جميع مراكز البيانات. بل يعتمد الاختيار على طبيعة الموقع، وبُنى التحتية المحلية للوقود، ومتطلبات الانبعاثات، وفلسفة التشغيل، والمدة المتوقعة لتشغيل المولِّد.

بالنسبة للمشاريع الحرجة للمهمة، يجب تقييم اختيار الوقود معًا مع التكرار، وتسلسل البدء، والبنية التحتية للموقع والمتطلبات التنظيمية المحلية بدلًا من التعامل معه كقرار معدات منفصل.

5. كيف تدعم Asia Generator مشاريع مراكز البيانات

تورد Asia Generator حلول مولدات الديزل والغاز للتطبيقات الصناعية وتطبيقات الطاقة الحرجة. بالنسبة لمشاريع مراكز البيانات، يمكن تطوير التكوينات حول السعة المطلوبة للمشروع، والجهد والتردد، واستراتيجية التكرار، وظروف الموقع ومتطلبات التحكم.

• خيارات مولّدات ديزل وغاز عالية السعة لتطبيقات الطاقة الاحتياطية والمشاريع المحددة
• تكوين المولّدات استنادًا إلى الجهد والتردد ودرجة حرارة الجو والارتفاع عن سطح البحر
• دعم المشاريع متعددة الوحدات حيث يُطلب التوازي والازدواجية
• خيارات أنظمة نقل التغذية الآلية (ATS) والمراقبة والتحكم وفقًا لمتطلبات المشروع
• تكوين نظام التبريد بالتنسيق مع محرك المولّد وظروف الموقع
• خيارات تغليف مُعلَّبة أو مفتوحة أو مخصصة حسب التطبيق، عند الاقتضاء
• مراجعة فنية تستند إلى معلومات حمل المشروع قبل الاختيار النهائي للمعدات

المبدأ الأساسي بسيط: يجب اختيار مولّد مركز البيانات وفقًا لهيكل التشغيل الفعلي، وليس فقط وفقًا للتصنيف الاسمي بالكيلوفولت أمبير

تخطط لمشروع طاقة احتياطية لمراكز البيانات؟

عند إعداد الاستفسار، فإن المعلومات التالية ستساعد الفريق الفني على مراجعة المشروع بكفاءة أكبر:

• السعة المطلوبة للتشغيل الاحتياطي أو التشغيل الرئيسي، أو قائمة الأحمال التفصيلية
• الجهد والتردد
• عدد مجموعات المولدات ومتطلبات التكرار
• التفضيل بين الديزل أو الغاز
• درجة حرارة الجو وارتفاع الموقع عن سطح البحر
• المدة المطلوبة للتشغيل المستمر
• نوع التركيب والمساحة المتاحة
• متطلبات الضوضاء أو الانبعاثات
• متطلبات دمج أنظمة التحويل الآلي (ATS) أو التشغيل المتوازي أو أنظمة إدارة البطاريات (BMS)

أرسل متطلبات مشروعك إلى شركة آسيا جنيراتور لتقييم التكوين واختيار المولد المقترح.

الأسئلة الشائعة

لماذا تستخدم مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي ما زالت مولدات احتياطية رغم امتلاكها بطاريات أنظمة التغذية غير المنقطعة (UPS)؟

توفر أنظمة التغذية غير المنقطعة (UPS) والبطاريات طاقة انتقالية فورية وتدعم جودة التغذية الكهربائية، بينما تُستخدم مجموعات المولدات عادةً لضمان استمرارية تشغيل المنشأة خلال انقطاعات الشبكة الطويلة. وفي المنشآت الحرجة، صُمِمت هاتان المنظومتان للعمل معًا بشكل متكامل.

كيف تُحدَّد سعة المولِّد لمراكز البيانات؟

يجب أن تشمل عملية تحديد السعة الحمل الطارئ الكامل، بما في ذلك معدات تكنولوجيا المعلومات وأنظمة التبريد وخسائر وحدات التغذية غير المنقطعة (UPS) والمضخات والمراوح وغيرها من الأجهزة المساعدة. كما يجب أخذ الأحمال العابرة ونظام التكرار ودرجة حرارة الجو والارتفاع عن مستوى سطح البحر والتوسّع المستقبلي في الاعتبار.

ما المقصود بتكرار N+1 للمولِّدات في مراكز البيانات؟

يعني N+1 أن الموقع يحتوي على عدد من وحدات المولِّدات المطلوبة لدعم الحمل المصمَّم (N)، بالإضافة إلى وحدة احتياطية واحدة. ويعتمد نهج التكرار الدقيق على تصميم المنشأة وقد يتضمَّن أيضًا هندسات مثل 2N أو غيرها.

أيهما أفضل لمراكز البيانات: المولِّدات التي تعمل بالديزل أم تلك التي تعمل بالغاز؟

كلا النوعين قد يكون مناسبًا. ويظل الديزل مستخدمًا على نطاق واسع لتوفير الطاقة الاحتياطية الطارئة بسبب أدائه الثابت وكثافته القدرة العالية. أما الغاز فقد يكون خيارًا جذّابًا في الحالات التي تتوفر فيها بنية تحتية موثوقة لإمداد الوقود وتسمح ظروف المشروع بذلك. ويتحدد الخيار النهائي وفقًا لموقع المشروع ومدة التشغيل وقواعد الانبعاثات واستراتيجية المرونة.

هل يمكن تشغيل عدة وحدات مولِّدة بشكل متوازٍ في مركز بيانات كبير؟

نعم. تستخدم المرافق الكبيرة عادةً عدة مجموعات مولِّدة مع وحدات تحكُّم متوازية ومعدات تبديل. ويجب هندسة النظام ليتضمَّن التزامن وتوزيع الحمل والتنسيق بين أنظمة الحمايةol والعزل عند حدوث الأعطال.

ما المعلومات التي يجب أن أقدِّمها عند طلب عرض أسعار لمولِّد مركز بيانات؟

قدِّم السعة المطلوبة أو قائمة الأحمال، والجهد، والتكرار، ومتطلبات التكرار (ريديونداينسي)، ونوع الوقود، ودرجة حرارة الجو المحيط، والارتفاع عن سطح البحر، ومدة التشغيل، وظروف التركيب، ومتطلبات الضوضاء/الانبعاثات، وأي احتياجات متعلِّقة بأنظمة التحويل الآلي (ATS) أو التوازي أو التكامل مع أنظمة إدارة المباني (BMS) أو أنظمة الإشراف والتحكُّم (SCADA).

هل يعني اتفاق جنيراك–أمازون أن أمازون التزمت بشراء مولِّفات بقيمة ٨ مليارات دولار أمريكي؟

لا. كشفت شركة جنيراك أن التسليمات الأولية من المتوقَّع أن تبلغ نحو ٢,٤ مليار دولار أمريكي في عامَي ٢٠٢٧ و٢٠٢٨. أما رقم ٨ مليارات دولار أمريكي فهو الحد الأعلى التراكمي للدفعات المرتبطة باكتساب حق شراء أسهم (ورانت)، وليس التزامًا شرائيًّا ثابتًا بتلك القيمة الكاملة.

روابط داخلية مقترحة ونص بديل للصور (ALT Text)

• تركيب مجموعات مولدات احتياطية كبيرة لمبنى البنية التحتية لطاقة مراكز البيانات
• هندسة الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات مع وحدات التغذية غير المنقطعة ومجموعات المولدات
• تكوين عدة مجموعات مولدات لتوفير طاقة احتياطية مكرَّرة لمراكز البيانات
• عوامل تحديد سعة المولدات لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، بما في ذلك أحمال أنظمة تكنولوجيا المعلومات والتبريد
• مجموعة مولدات عالية السعة من شركة آسيا جنيراتور لتطبيقات الطاقة الحرجة