上周,弗吉尼亚州北部一条输电线路发生故障,导致约3吉瓦的数据中心负荷从电网断开,并切换至柴油备用电源。这是迄今为止规模最大的数据中心脱网事件,造成PJM互联电网区域电压水平骤升。尽管电网运营商PJM和当地公用事业公司Dominion Energy表示在约10分钟内稳定了电网、未造成停电,但这一事件凸显了AI数据中心对电网可靠性日益增长的风险。
“在最坏情况下,这可能继续引发连锁反应,”Carbon Direct电力与能源系统高级经理Doug Bryan对Latitude Media表示。“到目前为止我们还没有出现轮流停电,现有系统还能应对问题,但我们正朝着更难以处理的方向发展,需要采取应对措施。”
此类事件的频率和规模不断增加,促使监管机构和电网运营商开始限制数据中心并网。从德克萨斯州到华盛顿,监管机构担心出现连锁停电,正在推动强制性的“穿越”标准,要求数据中心在电网轻微电压波动期间保持并网。这一趋势可能颠覆现有设施设计,并刺激对专用电力硬件和备用电池储能的需求。
“穿越”规则正在推进
核心问题在于,许多现有数据中心的控制系统旨在保护昂贵的IT设备并保持服务器运行。当雷击或输电故障导致暂时电压骤降时,数据中心可能迅速断开与电网的连接以保护电子设备。但如果大量集群同时脱网,会突然给局部电网留下大量过剩电力,造成频率尖峰,进而可能触发发电厂停机并引发更大范围停电。负荷脱网规模越大,电网运营商需要下调的发电量就越多以稳定系统,Bryan解释。
这些风险促使北美电网可靠性监督机构北美电力可靠性公司(NERC)在5月向数据中心开发商、公用事业公司和电网运营商发出了罕见的三级警报。NERC表示计划对数据中心实施类似发电厂的可靠性标准,包括要求其在轻微电网扰动期间“穿越”。最终标准需经联邦能源监管委员会(FERC)批准,可能还需数年才能落地。与此同时,NERC向电网运营商发布了可靠性指南,敦促其在并网研究中自愿采用穿越要求。
该指南提到了ERCOT(德克萨斯州电力可靠性委员会)已启动的规则制定。ERCOT已迅速成为仅次于PJM的美国第二大数据中心枢纽。德克萨斯州能源监管机构本月早些时候批准了规则,规定了数据中心和加密货币矿工在电网扰动期间必须保持并网的最短时间。规则于8月1日生效,适用于新的大负荷用户,不涉及现有数据中心或并网流程已接近完成的项目。不过,如果州内现有数据中心未能在特定电网扰动中穿越,需在180天内报告根本原因并采取纠正措施。
代表亚马逊、谷歌、Meta和微软等大型超算中心的数据中心联盟(Data Center Coalition)反对ERCOT的规则,主要质疑其法律权限,并要求州公用事业委员会启动规则制定程序。联盟政策、监管与战略执行副总裁Aaron Tinjum在邮件中表示,电压穿越要求基于对数据中心设备和设施设计的假设,而这些假设可能不切实际。“正确理解这些假设需要与数据中心所有者和运营商加强沟通,”Tinjum说,并补充联盟正与NERC及其他可靠性组织接洽。“重要的是,要求应区分新建和现有设施,认识到冷却和服务器设备的技术能力和限制,并包含可行的实施时间表。”
利好电网安全电力技术
新兴的穿越规则对不间断电源系统制造商(如ON.energy)以及设计为柔性电网资产、在电压故障期间保持并网的数据中心开发商(如Verrus)构成利好。ON.Energy上周宣布,Crusoe将部署其5吉瓦的UPS系统,该系统可充当电网电压故障和AI训练推理期间数据中心尖峰用电的“减震器”。该UPS是中压电气设备,配备备用电池、两个电源转换系统和一台变压器。ON.Energy首席运营官Dax Kepshire表示,该系统可直接部署到现有数据中心园区,无需重大场地改造或新建变电站。公司部分客户已获得加速并网,包括ERCOT区域内一家未具名客户。
与此同时,从Alphabet旗下Sidewalk Infrastructure Partners分拆的Verrus,正为其所有数据中心构建穿越能力。Verrus已在俄勒冈州波特兰郊外和密歇根州宣布了一些项目。“我们的系统超越了穿越能力,”Verrus能源负责人Jeff Bladen表示,“它不仅避免从电网断开,还通过充放电池储能帮助电网恢复频率。”他介绍,Verrus拥有类似微电网的中压配电网络、大规模电池以及配备自动调度算法的专有软件,可在电网扰动期间协调这些系统。该公司已针对一次事件验证了其性能。