نیروگاه‌های پشتیبان مرکز داده: آنچه زیرساخت هوش مصنوعی از ژنراتورهای مدرن می‌خواهد

زیرساخت هوش مصنوعی، مقیاس و انتظارات سیستم‌های تأمین برق مرکز داده را دگرگون کرده است. رشد محاسبات با تراکم بالا، تقاضای برق را افزایش داده است؛ در عین حال، اغلب پردیس‌های جدید در بازارهایی توسعه می‌یابند که ظرفیت شبکه، زمان‌های اتصال به شبکه و کیفیت برق از پیش تحت فشار قرار دارند.

آژانس انرژی بین‌المللی (IEA) پیش‌بینی کرده است که مصرف جهانی برق توسط مراکز داده از حدود ۴۸۵ تراوات‌ساعت در سال ۲۰۲۵ به حدود ۹۵۰ تراوات‌ساعت در سال ۲۰۳۰ تقریباً دو برابر خواهد شد. مراکز داده تمرکز‌شده بر هوش مصنوعی حتی رشد سریع‌تری خواهند داشت. برای اپراتورها و توسعه‌دهندگان، این امر طراحی تأمین برق پشتیبان را به یک تصمیم اصلی در زیرساخت تبدیل می‌کند، نه یک اقدام ثانویه.

معماری تأمین برق پشتیبان مرکز داده شامل شبکه برق شهری، سیستم تغذیه بدون وقفه (UPS)، مجموعه‌های نیروگاهی، بار فناوری اطلاعات و بار سیستم سرمایش

سیگنالی از بازار: توافق‌نامهٔ GENERAC و AMAZON

در ۱۶ سپتامبر ۲۰۲۶، ژنراک توافقی بلندمدت در زمینهٔ تأمین مولدهای برق پشتیبان برای مراکز دادهٔ آمازون را افشا کرد. ژنراک اعلام کرد که تحویل‌های اولیه در سال‌های ۲۰۲۷ و ۲۰۲۸ احتمالاً به‌طور کلی حدود ۲/۴ میلیارد دلار آمریکا خواهد بود. ساختار مربوطهٔ گواهی‌های خرید (وارانت) شامل شرایط اضافی برای اعطای این گواهی‌هاست که به مجموع پرداخت‌های ناخالص برای مولدهای پشتیبان وابسته است و حداکثر تا ۸ میلیارد دلار آمریکا امکان‌پذیر است.

عدد ۸ میلیارد دلار نباید به‌عنوان تعهدی تأییدشده برای خرید ۸ میلیارد دلاری تفسیر شود؛ بلکه این رقم بالاترین سقف پرداخت است که به مکانیزم اعطای گواهی‌های خرید (وارانت) پیوند خورده است. با این حال، مقیاس افشا شدهٔ تحویل‌های اولیه نشان‌دهندهٔ اهمیت راهبردی فزایندهٔ تولید پشتیبان برق در توسعهٔ مراکز دادهٔ فوق‌مقیاس است.

منبع: شرکت ژنراک هولدینگز اینکورپوریتد

۱. چرا مراکز دادهٔ هوش مصنوعی همچنان به پشتیبانی مولد برق نیاز دارند

مرکز دادهٔ مدرن معمولاً به چندین لایهٔ حفاظت از برق وابسته است. برق شهری در شرایط عادی تأمین‌کنندهٔ انرژی این تأسیسات است. سیستم‌های UPS و ذخیره‌سازی انرژی باتری می‌توانند قطعی‌های کوتاه را جبران کرده و کیفیت برق را تضمین نمایند. مجموعه‌های ژنراتوری پشتیبان، در صورت قطع یا ناپایداری شبکه، برق مدت‌دارتری را فراهم می‌کنند.

بنابراین این فناوری‌ها نقش‌های متفاوتی ایفا می‌کنند. باتری‌ها صرفاً جایگزین مجموعه‌های ژنراتوری نیستند و مجموعه‌های ژنراتوری نیز جایگزین سیستم‌های UPS نیستند. در تأسیسات حیاتی، این اجزا به‌صورت بخشی از یک معماری برق هماهنگ طراحی می‌شوند.

بارهای کاری هوش مصنوعی این هماهنگی را روزبه‌روز مهم‌تر می‌سازد. خوشه‌های پردازشی با تراکم بالا می‌توانند بارهای الکتریکی بزرگ و سریعاً متغیری ایجاد کنند، در حالی که سیستم سرمایشی، پمپ‌ها، سیستم‌های کنترل و تجهیزات شبکه‌ای نیز باید همزمان روشن باقی بمانند. بنابراین، سیستم ژنراتوری باید بر اساس نمودار کلی بار تأسیسات — نه صرفاً بار اسمی تجهیزات فناوری اطلاعات — انتخاب شود.

۲. چه چیزی یک نیروگاه دیزلی مرکز داده را متفاوت می‌کند؟

راه‌اندازی سریع و پاسخگویی قوی در شرایط گذرا

هنگام قطع برق شبکه، نیروگاه دیزلی باید در بازه‌ی زمانی تعیین‌شده توسط سیستم تغذیه بدون وقفه (UPS) و استراتژی انتقال بار، راه‌اندازی شده، پایدار گردد و بار را بپذیرد. پذیرش ناگهانی بار ممکن است منجر به انحرافات ولتاژ و فرکانس شود؛ بنابراین در طراحی سیستم، هماهنگی موتور و ژنراتور، ابعاد مناسب آلترناتور، منطق کنترلی و عملکرد در شرایط تغییر ناگهانی بار همگی باید مورد توجه قرار گیرند.

موازی‌سازی چندین نیروگاه دیزلی و پشتیبانی از یکدیگر

مرکزهای دادهٔ بزرگ معمولاً به یک نیروگاه دیزلی تکی وابسته نیستند. معماری‌های پشتیبانی‌شده مانند N+1 یا ۲N و سایر ساختارها ممکن است نیازمند به‌کارگیری چندین نیروگاه دیزلی برای همگام‌سازی، تقسیم بار فعال و راکتیو، جداسازی واحد معیوب و ادامهٔ عملیات بدون تأثیر بر عملکرد سیستم باقی‌مانده باشند. بنابراین تجهیزات کلیدزنی موازی و فلسفهٔ کنترلی به‌اندازهٔ خود نیروگاه دیزلی اهمیت دارند.

عملکرد قابل‌اطمینان در حالت پشتیبان

ژنراتورهای مراکز داده ممکن است دوره‌های طولانی‌مدتی را در حالت آماده‌به‌کار گذرانند و سپس در شرایط اضطراری باید بلافاصله روشن شوند. نگهداری پیشگیرانه، سلامت باتری و سیستم راه‌اندازی، کیفیت سوخت، وضعیت مایع خنک‌کننده، گرم‌کنندهٔ آب جکت و آزمون‌های دوره‌ای بار، همه بر آمادگی اضطراری تأثیر می‌گذارند.

ادغام با سیستم‌های کنترل ساختمان

در مراکز دادهٔ مدرن، کنترل‌کننده‌های ژنراتور ممکن است نیاز به اتصال با سیستم‌های ATS، تجهیزات سوئیچینگ موازی، سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS) یا سیستم‌های کنترل و جمع‌آوری داده‌های نظارتی (SCADA) داشته باشند. نظارت از راه دور بر وضعیت، هشدارها، ثبت رویدادها و پروتکل‌های ارتباطی باید در ابتدای طراحی تعریف شوند تا سیستم تأمین برق اضطراری بتواند در استراتژی عملیاتی ساختمان ادغام شود.

چندین مجموعهٔ ژنراتور دیزلی در سیستم تأمین برق اضطراری یک مرکز دادهٔ مدرن

۳. نحوهٔ محاسبهٔ ظرفیت مناسب ژنراتور اضطراری برای یک مرکز دادهٔ هوش مصنوعی

انتخاب ژنراتور تنها بر اساس یک عدد kVA معمولاً برای مراکز دادهٔ بزرگ کافی نیست. مطالعهٔ دقیق ظرفیت‌یابی باید هم تقاضای حالت پایدار و هم رفتار گذرا را در نظر بگیرد.

• بار تجهیزات فناوری اطلاعات و رشد مورد انتظار چگالی رک‌ها در آینده
• نیاز سیستم سرمایشی، از جمله چیلرها یا خنک‌کننده‌های خشک، پمپ‌ها، فن‌ها و سیستم‌های کنترل
• تلفات سیستم تغذیه بی‌وقفه (UPS) و سایر تلفات ناشی از تبدیل الکتریکی
• جریان‌های استارت موتور و سایر بارهای پله‌ای
• استراتژی افزونگی، مانند N+1 یا 2N
• زمان کارکرد مورد نیاز و استراتژی ذخیره‌سازی سوخت
• دمای محیط و ارتفاع نصب، که می‌تواند عملکرد موتور و سیستم سرمایشی را تحت تأثیر قرار دهد
• ولتاژ، فرکانس و استانداردهای برقی محلی
• فضای موجود برای نصب، تهویه، مسیردهی دود خروجی و محدودیت‌های صوتی
• گسترش آینده و امکان موازی‌سازی مجموعه‌های اضافی ژنراتور در آینده

برای امکانات هوش مصنوعی با تراکم بالا، بار سرمایشی نیازمند توجه ویژه‌ای است. تجهیزات سرمایشی بخشی از بار اضطراری هستند و ویژگی‌های راه‌اندازی آن‌ها می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی بر اندازه‌گیری مولدهای برق تأثیر بگذارد. این یکی از دلایلی است که فهرست بار اختصاصی پروژه مفیدتر از انتخاب صرفاً بر اساس ظرفیت خبری مگاواتی مرکز داده است.

عوامل کلیدی تعیین اندازه مولدهای اضطراری مرکز داده، از جمله بار فناوری اطلاعات، بار سرمایشی، تلفات سیستم تأمین برق بدون وقفه (UPS)، افزونگی و شرایط محلی

۴. برق اضطراری دیزلی، گازی یا ترکیبی؟

هیچ انتخاب واحدی برای سوخت وجود ندارد که برای تمام مراکز داده مناسب باشد. این تصمیم به محل پروژه، زیرساخت سوخت محلی، الزامات انتشار آلاینده‌ها، فلسفه عملیاتی و مدت زمان مورد انتظار کارکرد بستگی دارد.

در پروژه‌های حیاتی، انتخاب سوخت باید در کنار عواملی مانند افزونگی، ترتیب راه‌اندازی، زیرساخت محل و الزامات نظارتی محلی ارزیابی شود و نه به‌صورت یک تصمیم جداگانه درباره تجهیزات.

۵. نحوه حمایت آسیا ژنراتور از پروژه‌های مراکز داده

آسیا ژنراتور راه‌حل‌های ژنراتور دیزلی و گازی را برای کاربردهای صنعتی و تأمین توان حیاتی ارائه می‌دهد. در پروژه‌های مراکز داده، پیکربندی‌ها را می‌توان بر اساس ظرفیت، ولتاژ و فرکانس مورد نیاز پروژه، استراتژی افزونگی، شرایط محل و نیازمندی‌های کنترلی طراحی کرد.

• گزینه‌های نیروگاه دیزلی و گازی با ظرفیت بالا برای کاربردهای تأمین برق اضطراری و پروژه‌محور
• پیکربندی نیروگاه بر اساس ولتاژ، فرکانس، دمای محیط و ارتفاع از سطح دریا
• پشتیبانی از پروژه‌های چندنیروگاهی که نیازمند موازی‌سازی و پایداری اضافی هستند
• گزینه‌های سوئیچ انتقال خودکار (ATS)، نظارت و کنترل متناسب با نیازهای پروژه
• پیکربندی سیستم خنک‌کننده با هماهنگی کامل با موتور و شرایط محل نصب
• گزینه‌های بسته‌بندی درون کانتینر، نوع باز یا اختصاصی‌شده برای کاربرد خاص، در صورت امکان
• بررسی فنی بر اساس اطلاعات بار پروژه پیش از انتخاب نهایی تجهیزات

اصل کلیدی ساده است: نیروگاه مرکز داده باید بر اساس معماری عملیاتی واقعی انتخاب شود، نه صرفاً بر اساس رتبه اسمی kVA.

در حال برنامه‌ریزی برای پروژه تأمین برق اضطراری مرکز داده؟

هنگام آماده‌سازی درخواست، اطلاعات زیر به تیم فنی کمک می‌کند تا پروژه را کارآمدتر بررسی کند:

• ظرفیت انتظاری/اصلی مورد نیاز یا فهرست بار دقیق
• ولتاژ و فرکانس
• تعداد مجموعه‌های نیروگاهی و نیازمندی به پشتیبانی افزونه
• ترجیح سوخت دیزل یا گاز
• دمای محیط و ارتفاع
• زمان کارکرد مورد نیاز
• نوع نصب و فضای در دسترس
• نیازمندی‌های مربوط به سطح صدا یا انتشارات
• نیازمندی‌های ادغام با سیستم ATS/موازی‌سازی/BMS

نیازمندی‌های پروژه خود را برای بررسی پیکربندی و پیشنهاد انتخاب نیروگاهی به Asia Generator ارسال کنید.

پرسش‌های متداول

چرا مراکز داده هوش مصنوعی هنوز از نیروگاه‌های انتظاری استفاده می‌کنند، در حالی که از باتری‌های UPS نیز بهره می‌برند؟

سیستم‌های UPS و باتری‌ها تأمین توان فوری جبرانی و پشتیبانی از کیفیت توان را انجام می‌دهند، در حالی که نیروگاه‌های ژنراتوری معمولاً برای تأمین توان در طول قطعی‌های طولانی‌تر شبکه به کار می‌روند. در اماکن حیاتی، این دو سیستم به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که به‌صورت هماهنگ عمل کنند.

چگونه یک نیروگاه برق‌رسان برای مرکز داده اندازه‌گیری می‌شود؟

اندازه‌گیری باید بار اضطراری کامل را در نظر بگیرد، از جمله تجهیزات فناوری اطلاعات، سیستم‌های خنک‌کننده، تلفات سیستم‌های تغذیه بدون وقفه (UPS)، پمپ‌ها، فن‌ها و سایر تجهیزات کمکی. بارهای گذرا، افزونگی، دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا و گسترش آینده نیز باید لحاظ شوند.

افزونگی N+1 برای نیروگاه‌های برق‌رسان مرکز داده چیست؟

N+1 به این معناست که سایت تعداد مجموعه‌های نیروگاهی لازم برای پشتیبانی از بار طراحی‌شده (N) را دارد، به علاوه یک واحد اضافی. استراتژی دقیق افزونگی بستگی به طراحی تأسیسات دارد و ممکن است از معماری‌های دیگری مانند 2N نیز استفاده کند.

آیا نیروگاه‌های دیزلی یا گازی برای مراکز داده مناسب‌تر هستند؟

هر دو می‌توانند مناسب باشند. دیزل همچنان به‌طور گسترده برای تأمین برق اضطراری استفاده می‌شود، زیرا عملکرد ثابت و چگالی توان بالایی دارد. گاز ممکن است در مواردی که زیرساخت سوخت قابل اعتماد و شرایط پروژه اجازه می‌دهند، جذاب باشد. انتخاب نهایی بستگی به محل سایت، مدت زمان کارکرد، مقررات مربوط به انتشار آلاینده‌ها و استراتژی تاب‌آوری دارد.

آیا می‌توان چندین مجموعه نیروگاهی را به‌صورت موازی برای یک مرکز داده بزرگ به کار برد؟

بله. امکانات بزرگ معمولاً از چندین مجموعه نیروگاهی با کنترل‌های موازی‌سازی و تجهیزات سوئیچ‌گیری استفاده می‌کنند. این سیستم باید برای همگام‌سازی، تقسیم بار، هماهنگی حفاظت و جداسازی خطا طراحی شده باشد.

هنگام درخواست نقل‌قول نیروگاه مرکز داده، چه اطلاعاتی باید ارائه دهم؟

ظرفیت مورد نیاز یا فهرست بار، ولتاژ، فرکانس، نیاز به پشتیبانی، نوع سوخت، دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا، زمان کارکرد، شرایط نصب، محدودیت‌های سر و صدا و انتشارات و همچنین نیازهای احتمالی به سیستم انتقال خودکار (ATS)، موازی‌سازی یا ادغام با سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS) یا کنترل و جمع‌آوری داده‌ها (SCADA) را ارائه دهید.

آیا توافق بین جنراک و آمازون به معنای تعهد آمازون برای خرید نیروگاه‌هایی به ارزش هشت میلیارد دلار آمریکا است؟

خیر. جنراک اعلام کرده است که تحویل‌های اولیه در سال‌های ۲۰۲۷ و ۲۰۲۸ حدود دو میلیارد و چهارصد میلیون دلار آمریکا خواهد بود. رقم هشت میلیارد دلار آمریکا حداکثر مبلغ تجمعی پرداختی مرتبط با اعمال حق خرید سهام (وarrant) است و نه تعهد قطعی خرید برای کل این مبلغ.

پیوندهای داخلی پیشنهادی و متن جایگزین تصاویر

• مجموعه‌های تولیدکنندهٔ پشتیبان بزرگ برای زیرساخت برق مرکز داده نصب شده‌اند
• معماری برق پشتیبان مرکز داده با سیستم‌های تأمین برق بدون وقفه و تولیدکننده‌ها
• چندین مجموعهٔ تولیدکننده به‌صورت پیکربندی‌شده برای تأمین برق پشتیبان افزونهٔ مرکز داده
• عوامل تعیین‌کنندهٔ ظرفیت تولیدکنندهٔ مرکز دادهٔ هوش مصنوعی، از جمله بارهای فناوری اطلاعات و سیستم‌های خنک‌کننده
• مجموعهٔ تولیدکنندهٔ ظرفیت بالای آسیا برای کاربردهای حیاتی برق