隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)入第二階段實(shí)施，我國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入快速躍升期。

2024年，人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模從180億元躍升至6000億元，企業(yè)數(shù)量突破4700家。

其中，算力無(wú)疑是支撐一切的核心基石。相關(guān)預(yù)測(cè)顯示，在未來(lái)五年內(nèi)，將有約60%的新增數(shù)據(jù)中心容量專門(mén)用于滿足AI工作負(fù)載的需求。隨著算力需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)與快速迭代，單集群算力規(guī)模已成功突破萬(wàn)卡級(jí)別，單機(jī)柜功率密度更是攀升至40-100kW新高度，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)正在被重新定義。

電力系統(tǒng)作為核心承載環(huán)節(jié)，正面臨前所未有的挑戰(zhàn)，而UPS（不間斷電源）作為保障電力連續(xù)性與安全性的關(guān)鍵設(shè)備，其角色與技術(shù)形態(tài)亦需隨之演進(jìn)：

1UPS需要滿足兆瓦級(jí)的電力供給需求；

2更需在空間利用效率、功率密度極限、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和系統(tǒng)可靠性等多個(gè)維度實(shí)現(xiàn)新突破；

以保障高性能、高可用、高能效的智算中心運(yùn)行環(huán)境。

本期《數(shù)據(jù)中心·Future Talk》，來(lái)自

中國(guó)信息通信研究院人工智能研究中心副總工程師 王蘊(yùn)韜

空港智算中心運(yùn)營(yíng)總經(jīng)理、上海嘉唐副總 占冰強(qiáng)

北京超級(jí)云計(jì)算中心技術(shù)專家 郭躍

施耐德電氣關(guān)鍵電源系統(tǒng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理 連博

圍繞AI驅(qū)動(dòng)下的算力飛躍，智算中心電力保障如何成為發(fā)展的關(guān)鍵話題展開(kāi)深入討論，揭示電力保障如何助力智算中心實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。

AI時(shí)代的算力革命

能效與成本的平衡之道

由于人工智能的發(fā)展不斷推高算力需求，我國(guó)智能算力發(fā)展速度遠(yuǎn)超預(yù)期。

中國(guó)信息通信研究院人工智能研究中心副總工程師王蘊(yùn)韜看到AI對(duì)于算力發(fā)展帶來(lái)了四個(gè)顯著變化：

1硬件層面：不同AI應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)硬件架構(gòu)提出了適配異構(gòu)硬件環(huán)境、硬件熱插拔等更多樣化的需求。而且硬件架構(gòu)需要具備更強(qiáng)的靈活性與快速部署能力，以適應(yīng)高頻更新的AI算法和任務(wù)。

2網(wǎng)絡(luò)層面：隨著大模型訓(xùn)練與推理任務(wù)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的全連接網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已難以支撐多任務(wù)、多層級(jí)并發(fā)計(jì)算的需求。要求網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)環(huán)形連接，具備分層調(diào)度與高速通信能力，從而確保整體算力利用率。

3軟件層面：面對(duì)大模型在多場(chǎng)景、多應(yīng)用中的廣泛部署，現(xiàn)有系統(tǒng)需要進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，以更好地滿足不斷增長(zhǎng)的新需求。軟件定義數(shù)據(jù)中心的發(fā)展變得尤為重要，特別是在資源切片與動(dòng)態(tài)調(diào)度方面，已成為現(xiàn)實(shí)且緊迫的話題。

4電力層面：由于硬件架構(gòu)的多樣化以及軟件環(huán)境的差異，電力需求呈現(xiàn)出高度不確定性和差異性。這對(duì)供電系統(tǒng)在熱插拔支持、模塊化設(shè)計(jì)，以及對(duì)電力消耗的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)感知與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力等方面，均提出了更高的要求。

具體到智算中心的運(yùn)營(yíng)，隨著算力的變化，能效也需要進(jìn)一步達(dá)到平衡?？崭壑撬阒行倪\(yùn)營(yíng)總經(jīng)理、上海嘉唐副總經(jīng)理占冰強(qiáng)表示，成本控制是當(dāng)前智算中心最關(guān)注的核心問(wèn)題。

一方面需要關(guān)注電力成本，另一方面則通過(guò)引入高端芯片，在相同功耗下提升單位算力，從而實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)營(yíng)成本的有效降低。

為了向用戶提供更加穩(wěn)定高效的算力服務(wù)，北京超算從資源調(diào)度、散熱設(shè)計(jì)、運(yùn)維韌性和成本優(yōu)化四個(gè)維度著手，構(gòu)建差異化的高效穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)體系。北京超級(jí)云計(jì)算中心技術(shù)專家郭躍指出，借助基于地域特性的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)度，結(jié)合極簡(jiǎn)架構(gòu)和自然能源實(shí)現(xiàn)散熱管理最大化，同時(shí)通過(guò)韌性設(shè)計(jì)保障極端環(huán)境下的運(yùn)行穩(wěn)定，并在電力成本控制與商業(yè)模式創(chuàng)新方面持續(xù)探索。

“AI工作負(fù)載具備高密度、高能耗、工作負(fù)載波動(dòng)大等特性，要求智算中心在適應(yīng)增長(zhǎng)的同時(shí)確保供配電的韌性與可靠性，并平衡經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)。”施耐德電氣關(guān)鍵電源業(yè)務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理連博表示。面對(duì)AI驅(qū)動(dòng)下持續(xù)擴(kuò)張的算力需求，不僅需要更多，還需要更優(yōu)質(zhì)的電力資源，同時(shí)電力系統(tǒng)本身也必須適配AI的多變特性與高效運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

智算中心的電力革命

UPS的關(guān)鍵角色與創(chuàng)新突破

根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的數(shù)據(jù)，2024年全球數(shù)據(jù)中心的用電量已達(dá)到415太瓦時(shí)，占全球總用電量的1.5%。隨著AI訓(xùn)練與推理任務(wù)的快速增長(zhǎng)，這一數(shù)字預(yù)計(jì)到2030年將超過(guò)945太瓦時(shí)，幾乎翻倍。

如此龐大的需求無(wú)疑對(duì)能源供應(yīng)提出了多維度的挑戰(zhàn)。王蘊(yùn)韜認(rèn)為當(dāng)前智算中心面臨的電力挑戰(zhàn)可以從四個(gè)方面思考和應(yīng)對(duì)：

1傳統(tǒng)安全問(wèn)題，AI服務(wù)器具備高功率、高密度的特性，運(yùn)行過(guò)程中涉及大量大電流場(chǎng)景；

2能量轉(zhuǎn)化效率，在兆瓦級(jí)功耗已成為智算中心常態(tài)的背景下，電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率需維持在97%以上；

3AI應(yīng)用場(chǎng)景的不確定性，傳統(tǒng)“土建+電改”模式已難以滿足快速部署與多樣化擴(kuò)展的需求，供電系統(tǒng)需要通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)和改造，適應(yīng)不斷變化的應(yīng)用場(chǎng)景；

4模型訓(xùn)練的新要求，大模型訓(xùn)練周期長(zhǎng)、任務(wù)復(fù)雜，對(duì)供電系統(tǒng)的連續(xù)性與穩(wěn)定性提出更高標(biāo)準(zhǔn)。

在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的過(guò)程中，用戶正將關(guān)注重點(diǎn)聚焦在功耗控制與電力優(yōu)化。占冰強(qiáng)認(rèn)為，智算中心在建設(shè)與運(yùn)維過(guò)程中高度重視SLA（服務(wù)等級(jí)協(xié)議），尤其對(duì)供電連續(xù)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性提出嚴(yán)格要求。

為降低電力開(kāi)支，不少智算中心正在探索將新能源引入傳統(tǒng)供電體系，實(shí)現(xiàn)成本與可持續(xù)性的雙重優(yōu)化。

在運(yùn)營(yíng)層面，液冷技術(shù)正逐步成為提升機(jī)房效率的關(guān)鍵手段，相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷方式，液冷有助于提高單柜設(shè)備部署密度，減少空間浪費(fèi)，并降低對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的依賴，從而有效優(yōu)化PUE水平，提升整體能效與資源利用率。

“電力供應(yīng)已從傳統(tǒng)的‘穩(wěn)定即可’升級(jí)為‘高連續(xù)、高密度、高智能’的新型需求體系。”郭躍指出。AI用戶對(duì)電力的需求變化主要體現(xiàn)電力連續(xù)性、電力密度、電力智能化幾大維度，所以在UPS的選擇上也要重點(diǎn)去考慮這些問(wèn)題，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)中斷，可能不僅僅是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)賠償，更可能導(dǎo)致關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷、服務(wù)不可用，造成難以挽回的損失。

施耐德電氣關(guān)鍵電源系統(tǒng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理連博：作為全球首臺(tái)三相UPS的締造者和模塊化理念的開(kāi)創(chuàng)者，施耐德電氣在UPS領(lǐng)域擁有將近半個(gè)世紀(jì)的深厚積淀。

Galaxy VXL作為其最新一代兆瓦級(jí)UPS產(chǎn)品，覆蓋500至1250 kW（400V）功率范圍。該產(chǎn)品集高密度、模塊化、可擴(kuò)展及冗余設(shè)計(jì)于一體，具備卓越的空間利用率、領(lǐng)先的功率密度和出色的安全性能。

Galaxy VXL全面適配各類(lèi)AI應(yīng)用場(chǎng)景，不僅在功率密度和空間優(yōu)化上實(shí)現(xiàn)突破，還專門(mén)針對(duì)AI負(fù)載做了適配性設(shè)計(jì)：

1Galaxy VXL通過(guò)專利技術(shù)獲得了97.5%，最高至99%的整機(jī)效率；

2獲得TüV的在線插拔認(rèn)證，在保證設(shè)備本身高效、安全、可靠的前提下，可顯著提升用戶運(yùn)維效率和運(yùn)維安全；

3通過(guò)采用多極傳導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，專注解決高密度設(shè)計(jì)帶來(lái)的散熱難題，使得該機(jī)型可以在0-50攝氏度工況下正常工作。

4......

將“高安全可靠”貫穿于產(chǎn)品的全生命周期，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

電力保障的進(jìn)化革命

綠色驅(qū)動(dòng)下的可持續(xù)發(fā)展

隨著AI算力不斷躍升，電力保障、能效與低碳管理，正成為智算中心未來(lái)發(fā)展的三大核心命題。

智算中心需要構(gòu)建綠色碳足跡的全生命周期追蹤能力建設(shè)，這應(yīng)涵蓋包括UPS在內(nèi)的所有設(shè)備從原材料選取、制造、運(yùn)輸、運(yùn)維直至回收的全過(guò)程。

此外增加新能源的使用可以進(jìn)一步達(dá)到可持續(xù)的目標(biāo)，需要注意光伏和風(fēng)能等新能源雖然具備環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但其波動(dòng)性和不確定性對(duì)穩(wěn)定供電提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，實(shí)現(xiàn)能源的動(dòng)態(tài)保障和匹配，確保供電的可靠性和靈活性，是未來(lái)發(fā)展的重要探討方向。

未來(lái)，UPS及相關(guān)設(shè)備應(yīng)向著高度模塊化和可擴(kuò)展性進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足AI帶來(lái)的多變需求和不確定性。王蘊(yùn)韜指出，UPS的整體架構(gòu)及設(shè)備細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)必須兼顧高性能與高可靠性，確保其在智能算力時(shí)代具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)能力。

占冰強(qiáng)也有著同樣的看法，他看到，未來(lái)電力保障上有很多優(yōu)化空間。由于全國(guó)各地電價(jià)差異及晝夜波動(dòng)，合理調(diào)度不同區(qū)域的算力資源，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰用電，能夠顯著降低能源成本，提升運(yùn)維效率。同時(shí)，隨著智算中心對(duì)PUE指標(biāo)要求日益嚴(yán)格，液冷技術(shù)逐漸成為趨勢(shì)，但液冷機(jī)柜適配及冷卻液技術(shù)仍需進(jìn)一步突破。此外，單機(jī)柜功率需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)機(jī)柜設(shè)計(jì)向更高功率密度發(fā)展。

整體看來(lái)，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性、效率和調(diào)度靈活性，是智算中心未來(lái)優(yōu)化的核心方向。郭躍認(rèn)為，在高密度、高能耗的AI場(chǎng)景中，如何以更清潔、更穩(wěn)定的方式提供電力，已成為影響算力部署效率和持續(xù)性的核心因素。

1一方面，海底數(shù)據(jù)中心等新型部署方式，借助海洋環(huán)境助力降溫并提升能源利用效率，為綠色供電提供了新解法。

2另一方面，借助“東數(shù)西算”帶來(lái)的區(qū)域電力優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在電價(jià)較低、能源資源豐富的地區(qū)部署數(shù)據(jù)中心，不僅降低了運(yùn)營(yíng)成本，也提升了整體電力保障能力。

在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域深耕多年的施耐德電氣，一直致力于打造綠色可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。連博表示，以V系列UPS為代表，Galaxy VS和VXL產(chǎn)品均已入選國(guó)家工信部綠色制造名單。而且VXL在延續(xù)綠色設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，全面采用可回收、低碳足跡的原材料，每年可減少超2噸原材料使用，相當(dāng)于將碳排放減少約34%。

面對(duì)AI驅(qū)動(dòng)的快速變革，數(shù)據(jù)中心的電力系統(tǒng)正從傳統(tǒng)的“幕后支撐”躍升為智算時(shí)代的“關(guān)鍵使能”力量。UPS等關(guān)鍵設(shè)備的持續(xù)進(jìn)化，不僅代表技術(shù)層面的重大突破，更是推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵契機(jī)，這一進(jìn)化為全球智能算力的安全、高效與可持續(xù)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的能源底座，并有力支撐未來(lái)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。