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AI推動電力架構革新!白皮書揭資料中心用電趨勢,聚焦800V DC、資安風險

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圖片來源:magnific

《RECCESSARY》將與InfoLink Consulting、TÜV Rheinland聯合發布AIDC白皮書。(圖片來源:magnific)

台灣工業用電占比超過55%,隨著AI(人工智慧)應用與供應鏈端雙重推升用電需求,預料台灣用電量將愈來愈高,除了增加電源開發外,也需思考如何更聰明、更高效用電,尤其AI資料中心(AIDC)的高功率、快速負載變化,為過往少見的吃電大魔王。

對此,《RECCESSARY》將在10月15日的台灣國際智慧能源週活動,與InfoLink Consulting、TÜV Rheinland聯合發布《AIDC能源市場改革、政策未來走向與市場解決方案》白皮書,從政策、市場到實務解方一次解析AI資料中心帶來的改變。

AI資料中心標準怎麼訂?技術參考美國、設施借鏡日本

AIDC高用水、高用電已經成為產業重要議題,各國也開始以政策規範,白皮書指出,AIDC帶來的改變不是只有用電量增加,更重塑能源供給、併網制度、資料中心設施、能源營運與算力調度5大層次。

目前台灣、日本、德國與中國都已針對新AIDC案場訂定1.2到1.3的PUE(電力使用效率)門檻,不過中央大學電機系教授陳正一認為,PUE反映的是能量使用情況與效率,但無法掌握資料中心的另一個用電特性。

陳正一表示,「GPU瞬間高功率暴增與驟降,會直接衝擊外部供電系統的頻率穩定度與電力品質,若僅規範PUE,會忽視對電力系統的負面影響因素。」

因此未來要進一步制定政策時,陳正一建議,台灣在發展AIDC時,「技術規格可參照美國,但在設置與電力基礎設施層面,則需參考日本的防災微電網思維」。

在技術規格方面,台灣電氣法規與工程實務參照的是美國系統,加上許多台灣企業已經打入輝達(Nvidia)AIDC供應鏈,且資料中心屬於高度客製化產業,因此陳正一認為,繼續跟隨美國市場主流技術標準較符合產業現況。否則,台灣另訂標準將推升企業研發與設計成本,不利供應鏈接軌國際市場。

在資料中心設置方面,台灣有颱風、地震等自然災害,自然會出現臨時斷電、孤島運轉等情形,因此需要參考日本的防災型微電網概念,「AIDC內全是高敏感電子設備,可當作高耗能電腦,只要斷電就會重啟,因此儲能、BBU(電池備援單元))等備援設備具有必要性。」

陳正一指出,「我們可以將資料中心視為一個微電網,為了讓服務不中斷、或是不影響當地電力系統,都會被要求備用電源。」

電力架構對應的四個尺度。(圖片來源:白皮書)

資料中間能源管理需要以「能源組合」角度來搭配。(圖片來源:白皮書)

輝達帶動800V DC趨勢,能源管理從「省電」走向動態調度

除了設置條件改變,AIDC快速提高的功率密度,也正在推動資料中心電力架構轉型。白皮書指出,未來資料中心評估能源效率時,還得同步考量有效運算產出、IT設備利用率、總用電量、用水及碳排等指標。

輝達推出的800伏高壓直流電架構即是產業指標性發展。陳正一表示,800V DC架構在輝達等產業龍頭帶領下,已成為AIDC發展的明確趨勢之一,接下來將帶動能效、硬體設備、電網架構、能源到資安管理等多層面轉型。

傳統電網以交流電為主,學校、醫院等都是交流電網,但伺服器GPU等資料中心內部皆為直流電腦。陳正一指出,AIDC就像一座巨大的直流「航空母艦」,未來技術很多會環繞在直流技術上。因應將來的800V DC電網,超過1,500V直流儲能系統已經問世,也有資料中心開始搭配氫能發電系統。

陳正一指出,直流微電網在能量調度、電力轉換器控制及連網邏輯上,與傳統交流微電網完全不同,隨著800V DC架構發展成形,將帶動全新的直流微電網控制技術發展。

AI推升能源、資安風險,AIDC管理從IT延伸至電力系統

展望未來的AI發展,儘管《彭博新能源財經》(BNEF)研究認為,隨著晶片、模型與運算技術持續提升效率,未來AI用電可能逐步趨緩。但陳正一認為,節電幅度有限,AI服務與應用會持續增加,尤其目前都還是通用型AI為主,未來若延伸更多服務與應用,用電量將持續成長,尤其還有其他電氣化、量子電腦等需求。

陳正一點出,「過去提到AI泡沫化,一部分討論便是源於電費高昂。資料中心蓋完之後,最大的成本就是電」。他認為,台灣有許多能源管理廠商,但面對AIDC「大魔王」毫秒級功率急劇變動,能源管理系統需要更強大的動態演算與彈性調度能力。

未來的用電量仍會持續成長。(圖片來源:白皮書)

AI帶動的用電成長超出原先預估,算力與能源衝突會是邁向淨零碳排路徑的難題。(圖片來源:白皮書)

台灣能源多數進口且天然資源有限,因此陳正一提醒,若沒有限制用電量增長,單純增設發電設備仍難以填補缺口,尤其能源開發的環評、建置需要長期規劃,也需要透過虛擬電廠(VPP)調度、表後儲能與防災型微電網,來提高內部能源的利用效率與韌性。

陳正一提到,國外資料中心業者可透過參與虛擬電廠、電能交易進行彈性調度來降低成本,維持電網供需,但台灣目前缺乏完整的電能交易市場,缺乏雙向交易機制,許多大廠的UPS與表後儲能在平時多處於待機閒置狀態,也導致設備回收期拉長,降低裝設誘因。

另一方面,AI也加快網路攻擊速度。白皮書指出,「資安往往最容易被忽略,攻擊可能直接衝擊供電與冷卻」。資安不只涉及客戶資料外洩,也包括控制電力、冷卻與環境系統的安全操作。

陳正一也呼應白皮書的內容表示,資料中心的資安意識不應僅侷限在傳統的IT資訊系統,更必須延伸到能源控制系統與電力基礎設施,「一旦能源管理系統遭網路攻擊入侵或癱瘓,將直接造成AIDC供電中斷與系統失效」。

※ 本文不提供合作夥伴轉載使用

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