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高性能計(jì)算(HPC)工作負(fù)載呈上升趨勢(shì)，并且短期內(nèi)沒有放緩的跡象。預(yù)計(jì)到2032年，生成式AI有望成為價(jià)值1.3萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)，而GPU的改進(jìn)在短短10年內(nèi)使IT性能增長(zhǎng)了一千倍，其發(fā)展速度在更短的時(shí)間內(nèi)迅速超越了之前的版本。
隨著工作負(fù)載的增加，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商也面臨著由于能源需求激增而導(dǎo)致的功率波動(dòng)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(fù)載。
可靠的電源供應(yīng)始于確?？煽康膭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和持續(xù)運(yùn)行。在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，不間斷電源(UPS)對(duì)于可靠性、防止電源中斷、無縫地向IT設(shè)備供電以及維持運(yùn)營(yíng)效率至關(guān)重要。
了解人工智能的數(shù)據(jù)中心動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)
電力輸送系統(tǒng)是從公用電源到IT設(shè)備的配電結(jié)構(gòu)，包括開關(guān)設(shè)備、UPS、配電單元(PDU)和其他重要組件。這些技術(shù)共同為數(shù)據(jù)中心提供電力。
集成系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)最大正常運(yùn)行時(shí)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(yùn)行。為了了解此設(shè)置的效率，讓我們探索電流并檢查每種技術(shù)對(duì)整體功能的貢獻(xiàn)：
公用電網(wǎng)或可再生能源：這是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施電力的來源。
自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)：在主電源發(fā)生故障時(shí)無縫切換到備用電源，確保持續(xù)運(yùn)行。
燃料電池：以氫氣為動(dòng)力，可以作為主要或備用電源。
長(zhǎng)壽命電池：比傳統(tǒng)UPS電池提供更高的電力容量和彈性。
關(guān)鍵開關(guān)設(shè)備：防止外部故障（如公用電壓波動(dòng)或短路）的第一道防線，將電力引入數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。它也是重要的安全措施，在維護(hù)或維修期間隔離設(shè)備。
UPS：在電力中斷期間提供關(guān)鍵電源備份。它們還充當(dāng)緩沖器，過濾來自電網(wǎng)的任何電壓波動(dòng)或尖峰。當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)向電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)。
BESS：緩沖電力并消除短期供電波動(dòng)。與UPS一樣，它也可以儲(chǔ)存電力作為局部區(qū)域的能源儲(chǔ)備。
靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)：在電源之間提供電氣負(fù)載的即時(shí)轉(zhuǎn)換，從而保持電力的連續(xù)可靠。
電源分配單元(PDU)和遠(yuǎn)程面板：將電力有效地分配到各種計(jì)算節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。
母線槽和機(jī)架PDU：為IT設(shè)備輸送電力，準(zhǔn)確滿足已安裝計(jì)算資源的需求。
AI工作負(fù)載正在重塑IT中的電力動(dòng)態(tài)，為電網(wǎng)容量和運(yùn)營(yíng)復(fù)雜性帶來新的挑戰(zhàn)。盡管機(jī)架密度不斷增加，但數(shù)據(jù)中心電力基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)保持不變。這種情況要求數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營(yíng)商確保電力系統(tǒng)中的每一項(xiàng)資產(chǎn)，都能無縫地將電力從公用事業(yè)企業(yè)輸送到整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組件。
UPS對(duì)于緩解停電期間的干擾、確保持續(xù)可靠的電力供應(yīng)至關(guān)重要。選擇正確的UPS系統(tǒng)可以幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商管理HPC應(yīng)用帶來的電力負(fù)載。
UPS如何管理AI和HPC負(fù)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(dòng)并在斷電期間提供即時(shí)備份，確保關(guān)鍵計(jì)算任務(wù)能夠不間斷地繼續(xù)進(jìn)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(gè)電流相隔120度，確保當(dāng)一個(gè)相達(dá)到峰值時(shí)，其他兩個(gè)相仍在提供電力，從而防止電力供應(yīng)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(fù)載的周期，使其僅適用于家庭和輕型商業(yè)應(yīng)用，以獲得良好的能源供應(yīng)。
三相系統(tǒng)能夠持續(xù)不間斷地供電，是高功率計(jì)算應(yīng)用的理想選擇。恒定且平衡的電力輸送可以支持經(jīng)常波動(dòng)的AI工作負(fù)載需求，而不會(huì)影響性能或?qū)﹃P(guān)鍵設(shè)備造成任何損壞。它還可以更好地利用能源，減少電力浪費(fèi)并提高效率。
實(shí)現(xiàn)持續(xù)、高質(zhì)量的交流電
在線雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)提供持續(xù)、高質(zhì)量的交流電，這對(duì)于IT的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。交流和直流之間的轉(zhuǎn)換可保護(hù)這些系統(tǒng)免受電壓?jiǎn)栴}的影響并防止設(shè)備損壞。此外，它們還具有強(qiáng)大的內(nèi)部旁路功能，可降低維護(hù)或故障期間停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
在線UPS系統(tǒng)可將關(guān)鍵負(fù)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(yùn)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(shí)間，這對(duì)于防止數(shù)據(jù)丟失和保證不間斷運(yùn)行至關(guān)重要。
UPS系統(tǒng)中液體冷卻技術(shù)的集成對(duì)于確保持續(xù)供電至關(guān)重要，這對(duì)于冷卻劑分配中的機(jī)械負(fù)載至關(guān)重要?？煽康睦鋮s系統(tǒng)可為設(shè)備和設(shè)施保持最佳溫度。借助增強(qiáng)型UPS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商可以確保在電源故障期間冷卻機(jī)制繼續(xù)運(yùn)行而不會(huì)中斷，這強(qiáng)調(diào)了高密度計(jì)算環(huán)境中對(duì)恒定電源的需求。
無縫過渡至能源存儲(chǔ)解決方案
電網(wǎng)互動(dòng)式UPS系統(tǒng)與BESS等儲(chǔ)能技術(shù)配合使用，幫助管理AI應(yīng)用的電力需求。它們始終確保電力供應(yīng)，即使在停電或需求高漲時(shí)也是如此。憑借快速頻率儲(chǔ)備(FFR)功能，UPS設(shè)備可以快速響應(yīng)供需波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無中斷平穩(wěn)過渡到儲(chǔ)能。這對(duì)于具有密集AI和HPC工作負(fù)載的數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。
BESS與UPS配合使用來平衡AI負(fù)載，在需求低時(shí)存儲(chǔ)額外的能量，并在高峰時(shí)段釋放能量以保持AI運(yùn)行供電（也稱為“削峰”）。這種組合可防止過載，保持運(yùn)行效率，并減少對(duì)傳統(tǒng)電源的依賴。
