Чем системы накопления энергии AIDC отличаются от систем накопления энергии промышленного масштаба и систем для коммерческого и промышленного сектора?
По мере того как центры обработки данных искусственного интеллекта (AIDC) постепенно становятся одним из ключевых сценариев применения систем накопления энергии, на поверхность вышло острое противоречие: соответствует ли логика накопления энергии, разработанная для энергосистем, характеристикам энергопотребления вычислительных центров?
В ходе круглого стола «Интеграция систем хранения и вычислений», прошедшего в рамках подфорума «Синергия вычислений и электроэнергетики» на 11-м Западном форуме по накоплению энергии, ведущие эксперты из числа операторов центров обработки данных и компаний, занимающихся накоплением энергии, отметили, что система накопления энергии AIDC должна перейти от логики хранения энергии в масштабах энергосистемы к логике критически важной инфраструктуры.
Организаторами форума выступили Китайское общество энергетических исследований, Ланчжоуский университет и Китайский альянс по накоплению энергии (CNESA). Модератором диалога выступил Тан Лян, заместитель генерального секретаря CNESA. В дискуссии приняли участие Чэнь Шэнцзюнь, старший вице-президент Chindata Group; Ци Ебай, старший вице-президент и руководитель отдела энергетического планирования VNET Group (21Vianet); Ма Цзясинь, директор по решениям в области накопления энергии Shuangdeng Group; и Чжан Кэсинь, старший менеджер по исследованию политики HyperStrong.
Как сверхкрупные нагрузки постоянного тока компании AIDC меняют энергосистему?
На «Двух сессиях» этого года тема синергии между информационно-коммуникационными технологиями и энергетикой впервые была включена в «Отчет о работе правительства» и прямо указана в качестве новой инфраструктурной программы, что позволило вывести её из стадии отраслевых исследований на уровень национальной стратегии.
Компания AIDC становится одним из крупнейших потребителей электроэнергии в энергосистеме: в течение следующих пяти лет ежегодный прирост её потребления электроэнергии достигнет 100 миллиардов кВт·ч, что эквивалентно годовому объему выработки гидроэлектростанции «Три ущелья». Ци Ебай, старший вице-президент и руководитель отдела энергетического планирования группы VNET (21Vianet), отметил, что искусственный интеллект приводит не только к росту общего объема потребления электроэнергии, но, что более важно, к изменению структуры нагрузки.
Ци Ебай, старший вице-президент и руководитель отдела энергетического планирования, VNET Group
Понятно, что в настоящее время в системе электроснабжения и нагрузки Китая преобладает сеть переменного тока, однако AIDC представляет собой сверхкрупную нагрузку постоянного тока, которая постоянно переключается между режимами связи и вычислений, при этом имея недостаток в виде низкой регулируемости. Это означает, что вычислительные центры нельзя рассматривать как обычные промышленные нагрузки.
С точки зрения развития Ци Ебай делит синергию вычислений и электроэнергетики на три этапа: паразитарный, симбиотический и регенеративный. На начальном этапе вычислительная сторона активно адаптируется к условиям энергоснабжения, как правило, размещаясь в регионах с выгодными ценами на электроэнергию, резервными мощностями или источниками экологически чистой энергии. На среднем этапе электроэнергетика и вычислительная сфера начинают обмениваться информацией и взаимодействовать в области диспетчеризации, прогнозирования нагрузки и эксплуатации. Долгосрочная цель синергии вычислений и электроэнергетики заключается в том, чтобы обе системы могли отслеживать состояние друг друга и участвовать в более тонкой оптимизации энергопотребления, обеспечивая при этом бесперебойность вычислительных услуг — при этом на протяжении всего этого процесса ключевую связующую роль играют системы накопления энергии.
Запуск проектов AIDC: одного лишь наличия электроэнергии недостаточно
С точки зрения внедрения проектов в сфере автоматической идентификации и считывания данных (AIDC) в Китае существует две модели: «строить после привлечения клиентов» и «сначала строить, а потом искать клиентов». Как следует рассматривать эти две модели? Сегодня это одна из актуальных тем в отрасли.
Чэнь Шэнцзюнь, старший вице-президент группы «Чиндата»
Чэнь Шэнцзюнь, старший вице-президент Chindata Group, отметил, что при строительстве вычислительных центров необходимо комплексно учитывать такие факторы, как микросхемы, земельные участки, электроэнергия и вода, и что, независимо от темпов роста спроса, подключение к энергосети остается обязательным условием. Без электроэнергии о крупномасштабном строительстве просто не может быть и речи.
По словам Чэнь Шэнцзюня, «премиум-узлы» также представляют собой зоны сконцентрированной нагрузки: они отличаются хорошими сетевыми условиями и высоким спросом со стороны бизнеса, но при этом имеют ограниченные возможности подключения к энергосистеме. Регионы с более богатыми возобновляемыми ресурсами могут испытывать недостаток в сетевой инфраструктуре, промышленной поддержке или строительных условиях. Поэтому при выборе места размещения вычислительных центров нельзя руководствоваться исключительно ценами на электроэнергию или общим энергопотреблением; необходимо найти комплексный баланс между микросхемами, земельными ресурсами, электроэнергией и водой.
В краткосрочной перспективе в рамках проектов необходимо решить вопросы надежного доступа к энергосистеме и последовательности строительных работ; в долгосрочной перспективе в процесс планирования необходимо учесть такие аспекты, как закупка экологически чистой электроэнергии, надежность поставок и экономическая эффективность.
Новые требования, предъявляемые характеристиками нагрузки системы автоматической идентификации (AIDC) к системам накопления энергии
В связи с появлением AIDC как совершенно нового сценария применения роль и логика развития систем накопления энергии претерпевают изменения.
Позиционирование систем накопления энергии изменилось. Как отметил Ма Цзясинь, директор по решениям в области накопления энергии компании Shuangdeng Group Co., Ltd.: «Системы накопления энергии теперь более тесно связаны с инфраструктурой вычислительных центров — изменились как логика проектирования продукта, так и модель обслуживания, и системное позиционирование». В энергосистемах системы накопления энергии выступают в качестве регулирующего ресурса, основными задачами которого являются сглаживание пиковых нагрузок и заполнение провалов, участие в диспетчеризации или повышение уровня потребления энергии из возобновляемых источников. В сценариях AIDC системы накопления энергии должны в первую очередь обеспечивать бесперебойное электроснабжение и качество электроэнергии для ценных нагрузок, а их системная ценность больше не может оцениваться исключительно по доходам от одного цикла заряда-разряда. С учетом этих новых характеристик системы накопления энергии в вычислительных центрах должны участвовать в оптимизации энергопотребления, а также обеспечивать поддержку при колебаниях напряжения, кратковременных сбоях и даже в чрезвычайных ситуациях.
Ма Цзясинь, директор по решениям в области накопления энергии, Shuangdeng Group Co., Ltd.
Условия эксплуатации изменились. Ма Цзясинь отметил, что продукты для накопления энергии в энергосистеме обычно рассчитаны на 2-часовую, 4-часовую или даже более длительную продолжительность, и их работа приближается к сценариям низкочастотной периодической диспетчеризации. Однако система накопления энергии AIDC не может просто ждать одной возможности заряда-разряда в день: ей может потребоваться реагировать на нарушения в энергоснабжении с миллисекундной скоростью, обеспечивая баланс между несколькими задачами — резервированием, гарантией энергоснабжения, использованием экологически чистой энергии и экономичностью эксплуатации — при одновременном сглаживании колебаний нагрузки. Это означает, что при проектировании систем накопления энергии больше нельзя ограничиваться подходом «емкость + продолжительность», а необходимо создавать скоординированные возможности, охватывающие элементы, систему управления батареей (BMS), систему управления мощностью (PCS), систему управления проектом (PMS) и систему управления энергопотреблением (EMS).
Изменились как клиенты, так и модели предоставления услуг. Клиентами систем сетевого хранения в основном являются электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, энергетические группы или организации, связанные с энергосистемой, которые имеют относительно сформировавшиеся и стандартизированные потребности, в то время как конечные клиенты центров обработки данных представляют собой разнообразную аудиторию — от технологических компаний до поставщиков управляемых услуг — и предъявляют к поставщикам различные требования.
Чжан Кэсинь, старший менеджер по исследованию политики в компании «Beijing HyperStrong Technology Co., Ltd.», считает, что при внедрении систем хранения данных в вычислительных центрах необходимо сначала определить, к какому уровню они относятся — сценарии на уровне кампуса и на уровне машинного зала требуют разных общих схем проектирования систем хранения. Для AIDC на уровне кампуса с использованием систем хранения роль хранения по-прежнему заключается в регулировании энергопотребления: сглаживании пиков и спадов и снижении совокупных затрат на электроэнергию, при этом преимущества традиционных продуктов хранения на стороне источника и сети могут быть сохранены. Что касается машинного зала, то приложения систем хранения требуют новых подходов к проектированию, таких как интеграция с натрий-ионными батареями.
Чжан Кэсинь, старший менеджер по исследованию политики, компания «Beijing HyperStrong Technology Co., Ltd.»
Заключение
Этот круглый стол наглядно демонстрирует, что вычислительные центры открывают новые горизонты применения систем накопления энергии. В условиях высокоплотных, высокочастотных вычислительных нагрузок, которые трудно регулировать и которые чрезвычайно чувствительны к непрерывности энергоснабжения, ценность систем накопления энергии будет все в большей степени заключаться в обеспечении надежности системы, быстрой реакции, координации использования экологически чистой энергии и оптимизации эксплуатации.
Для отрасли энергонакопления это одновременно и новый растущий рынок, и расширение возможностей. В будущем конкуренция будет выходить за рамки емкости аккумуляторов или цен на оборудование и будет зависеть от того, насколько участники рынка понимают логику энергопотребления вычислительных предприятий и способны превратить системы накопления энергии в диспетчируемый, поддающийся проверке и способный работать в долгосрочной перспективе источник электроснабжения.
15-я Международная конференция и выставка по накоплению энергии (ESIE 2027) пройдет 16–19 марта 2027 года в Пекинском столичном международном выставочно-конференционном центре (CIECC). Впервые в рамках мероприятия будет организован секционный стенд AIDC, посвящённый накоплению энергии, на котором будет представлена полная цепочка производства AIDC в сфере накопления энергии: от высокотоковых элементов, резервных источников питания BBU, ИБП и систем HVDC до твердотельных трансформаторов (SST) и интегрированных системных решений.
На мероприятии соберутся три крупнейших китайских оператора связи, поставщики облачных услуг, такие как Tencent Cloud, сторонние операторы центров обработки данных (IDC), например Chindata Group и VNET Group (21Vianet), а также ведущие зарубежные компании в сфере вычислительных ресурсов и облачных технологий, такие как Amazon, Google и Meta, чтобы поделиться опытом внедрения систем хранения данных в центрах обработки данных.
В рамках выставки также будет организована зона презентации новинок в области накопителей энергии для AIDC, которая поможет компаниям представить инновационные продукты и технические решения в сфере накопителей для AIDC. Будь то выход на новый сегмент рынка накопителей для AIDC, презентация ежегодных инновационных продуктов или налаживание связей с ресурсами вверх и вниз по производственной цепочке — выставка ESIE 2027 станет ключевой платформой для отрасли.
