中國儲能網訊：
隨著AI工作負載的擴展，數(shù)據中心正面臨新的運營挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能導致建設和并網延遲。兩大關鍵障礙已經浮現(xiàn)：1) GPU的極端負載波動性；2) 電網運營商要求大型負載在電網擾動期間保持并網。解決這些問題已經超出了基于UPS的系統(tǒng)以及傳統(tǒng)構網型電池儲能系統(tǒng)的能力范圍。面對這些新挑戰(zhàn)，獲取電網接入許可以及保護現(xiàn)場發(fā)電設備免受負載波動影響，已成為數(shù)據中心部署的關鍵難題。作為美國公用事業(yè)規(guī)模項目儲能變流器的最大制造商，EPC Power公司以其敏捷構網型技術為這兩大挑戰(zhàn)提供了一個清晰的解決方案。
負載波動平滑化
AI數(shù)據中心，尤其是那些運行GPU密集型工作負載的數(shù)據中心，呈現(xiàn)出高度波動的功率曲線。這些快速波動會導致電能質量問題，更重要的是，會通過扭矩脈動對發(fā)電資產造成損害。
EPC Power
GPU服務器的代表性負載曲線（圖源：EPC Power）
為了平滑這種負載波動，有幾個位置值得關注：靠近負載處（機架側）、在UPS處，或在變電站/電網連接點?；跈C架的解決方案看似是一個很好的起點，盡管成本相當高昂。大多數(shù)機架解決方案基于超級電容器或其他短時儲能技術，以消除最劇烈的功率陡升。如果這是唯一的解決方案，則仍需要在其他地方配置更多儲能（即更長時）才能將功率變化率降至足夠低，以符合渦輪機、往復式發(fā)動機或公用事業(yè)公司的速率限制。最終結果是一個昂貴且復雜的解決方案，并且占用了數(shù)據中心的寶貴空間。
在UPS處進行平滑處理，可以將設備一定程度上移出數(shù)據中心，并且儲能時長稍長（分鐘級），但這些系統(tǒng)最初并非為處理嚴重的負載陡升而設計，并且在擾動期間維持電網或原動機上的負載方面，其穩(wěn)健性甚至不如標準BESS技術。此外，仍有一些問題存在：分鐘級的儲能是否足夠？UPS在嚴重的熱循環(huán)下能否長期生存？UPS的真正目的是否仍適用于此應用？
當我們考慮在電網連接點平滑負載時，這個位置允許BESS在基本負載平滑用例之外發(fā)揮其他電網效益（如套利、需求管理、輔助服務等）。我們將評估的第一種方法是跟網型BESS解決方案。在此類系統(tǒng)中，功率指令設定值由高層控制器決定，這會導致數(shù)十到數(shù)百毫秒的延遲，信號才能到達變流器。這種延遲嚴重限制了系統(tǒng)消除負載波動的能力。
次優(yōu)的解決方案是更先進的"構網型"BESS解決方案。這些系統(tǒng)能更好地在幾毫秒內自行響應由負載引起的頻率和電壓偏差。然而，系統(tǒng)響應很大程度上取決于BESS是否并網、電網的強度、現(xiàn)場發(fā)電情況等。最終，構網型BESS只能補償40%-60%的負載波動。雖然這可以減輕問題，但并未徹底解決。
構網型解決方案的下一代演進是EPC Power的敏捷構網型BESS。在構網型BESS的基礎上改進，敏捷構網型BESS可以清晰地補償近100%的負載階躍，遠超先進構網型解決方案的性能。這一性能無論是在強大的并網系統(tǒng)（如PJM）中，還是在具有現(xiàn)場燃氣輪機的弱孤島系統(tǒng)中都能實現(xiàn)。
EPC Power
負載平滑消除了來自電源（電網、本地渦輪機等）的波動（圖源：EPC Power）
前所未有規(guī)模的甩負荷風險
在欠壓事件或其他電網擾動期間，低壓UPS通常會將負載從電網切換到備用電源。隨著數(shù)據中心在幾乎每個市場都以吉瓦級規(guī)模擴張，這給公用事業(yè)公司帶來的風險也隨之增加。在這些暫態(tài)過程中，一個超過1GW的大型負載從他們的系統(tǒng)中消失，其嚴重性幾乎不亞于一個超過1GW的發(fā)電設施跳閘并對大電網造成不可預見的風險。
這些并非理論擔憂。北美電力可靠性公司在最近的報告中強調了電壓敏感型負載同時削減的風險，并有一個實際案例：1500MW的數(shù)據中心負載從電網中消失數(shù)小時，如下圖所示。
NERC
圖源：《考慮同時發(fā)生的電壓敏感型負載削減》，北美電力可靠性公司報告，2025年1月。
德州電力可靠性委員會設立了一個大型負載工作組，試圖解決這些問題，許多其他獨立系統(tǒng)運營商也是如此。有一點是明確的：針對這些大型數(shù)字負載的并網規(guī)則正在改變。換句話說，在此問題解決之前，項目將面臨延遲和取消。
挑戰(zhàn)在于如何在保持數(shù)據中心期望的同等可靠性水平與在電網擾動期間保持與電網連接之間取得平衡。通過將敏捷構網型BESS與數(shù)據中心共建，數(shù)據中心可以按設計運行——暫時將負載離線。一旦故障清除，BESS將自動模擬負載最后的運行設定點，直到UPS重新連接到電網，在公用事業(yè)公司看來維持了負載的連續(xù)性。此外，在發(fā)生電網擾動時，敏捷構網型BESS的固有響應會自然最小化數(shù)據中心內部經歷的電壓下降，從而進一步增強整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
EPC Power
電網擾動期間的負載平滑與故障穿越（圖源：EPC Power）
面向未來的AI基礎設施方法
隨著AI持續(xù)重塑數(shù)據中心格局，電力系統(tǒng)必須演進以滿足新需求。EPC Power的敏捷構網解決方案提供了一種面向未來的方法，結合了快速響應、電網支持和靈活集成，以確保在極端波動性面前的可靠性。EPC的解決方案可與現(xiàn)有基礎設施無縫集成，為開發(fā)商提供改造和新建項目的機會。
