本周,华盛顿特区郊外一条输电线路发生故障。通常情况下,电网仅需几秒钟即可从此类事故中恢复,但这一次却耗费了超过10分钟——原因是超过3吉瓦的数据中心几乎同时停止从电网取电。
据初创公司Ting Labs收集的数据显示,此次事件导致PJM电网的电压从北弗吉尼亚一路飙升至芝加哥。Ting Labs通过部署在用户家庭插座中的物联网传感器网络实时采集电网数据。
此次事件虽未引发大规模停电,但导致该地区大范围灯光闪烁。这一事件充分暴露了数据中心对电网的潜在影响,专家普遍认为,类似情况将愈发频繁。
北弗吉尼亚隶属PJM管辖区域,是全球数据中心密度最高的地区。
"这就像矿井里的金丝雀,是一个预警信号。"ON.Energy首席技术官里卡多·德·阿泽维多在接受TechCrunch采访时表示,涉及数据中心等大型负荷的此类事件"正在越来越频繁地发生"。
此次事件与两年前发生在PJM电网上的一起类似事故如出一辙,若数据中心不能更从容地应对供电中断,未来可能引发更大规模的连锁反应。PJM互联系统管理着从新泽西到伊利诺伊州的电网,服务6700万用户,是美国最大的电网运营商。
据PJM数据显示,输电线路故障发生后,触发了数据中心切换至备用电源,约3.1吉瓦的负荷在30秒内从电网消失。电网随后出现短暂恢复迹象,但不久后又有更多负荷脱网。在峰值时刻,PJM电网出现了高达3.49吉瓦的电力过剩。此后又经历了约11分钟,电网才恢复稳定。据路透社报道,此次脱网的数据中心负荷约占当时PJM总需求的3%。
3%看似微不足道,但电网运行要求供需几乎完美平衡。一旦失衡,电压便会出现跌落或飙升。电网及其连接设备虽能承受小幅波动,但一旦波动超出阈值,便会触发电网或单个设施内的保护机制,导致自动断开。
当北弗吉尼亚的数据中心感知到输电线路故障引发的电压波动后,纷纷切换至备用电源,从而将自身负荷从电网中移除。随着越来越多的数据中心完成切换,脱网负荷不断累积。最初只是相对较小的供应缺口,最终演变成更大规模的需求骤降,致使电力供应激增,灯光出现闪烁。
独立电力系统运营商高级市场模型专家阿里·扎因·巴纳特瓦拉告诉TechCrunch,大多数数据中心的决策在瞬间完成,此次脱网的数据中心也不例外——电压跌落触达时,它们在几秒钟内相继断开连接。
"我们需要找到一种方法,让这些相邻的负荷能够按顺序断开或重新接入。"他表示,更有序的处置流程将有助于电网运营商提前制定更完善的应急预案。
另一个思路是从数据中心自身着手,使其具备吸收电网扰动的能力,而非在出现波动时立即"甩手"脱网。初创公司ON.Energy正在研发一款产品,帮助数据中心和电网共同抵御此类冲击。
该公司为整个数据中心园区开发了一套不间断电源系统,覆盖范围不仅限于服务器,还涵盖冷水机组等各类设备。其核心逻辑是将数据中心"隐藏"在一组配备先进电力转换设备的电池组后面,让电网"看到"的只是一个稳定、规律的负荷,而非数据中心各部分产生的峰谷起伏。ON.Energy的系统允许数据中心灵活调节计算工作负载(包括AI训练任务),而无需对电网造成任何干扰。
更为关键的是,该系统还能使数据中心主动吸收来自电网的电压波动。当电网出现电力过剩时,系统可将多余电量用于为电池充电;当电力供应不足时,系统则可向服务器调配电力。此外,该系统能在毫秒级别跟随电网指令响应,有效防止此次PJM事件中出现的电压骤降或骤升。
ON.Energy首席技术官德·阿泽维多透露,公司目前正在四个数据中心园区部署合计3吉瓦规模的系统。
电网管理机构也已开始正视这一问题。德·阿泽维多表示,以ERCOT为例,该机构将要求数据中心等大型负荷必须具备"穿越"故障扰动的能力,而非直接脱网。
然而,留给行业的时间已经不多了。本周发生的大规模脱网事件,其规模是2024年类似事件的两倍——彼时有60座数据中心同时脱网,从电网中撤走了1.5吉瓦的负荷。据Synapse Energy Economics统计,当时数据中心约占PJM总负荷的6%。预计到2040年,这一比例将攀升至24%。如果问题得不到尽快解决,局面可能会急剧恶化。
Q&A
Q1:PJM电网此次发生的数据中心集体脱网事件,具体是怎么回事?
A:本次事件起因于华盛顿特区郊外一条输电线路故障。线路故障触发北弗吉尼亚大量数据中心切换备用电源,导致约3.1吉瓦的负荷在30秒内从PJM电网消失,峰值过剩电力达3.49吉瓦,电网历经约11分钟才恢复稳定,并引发大范围灯光闪烁。此次脱网规模是2024年类似事件的两倍。
Q2:ON.Energy的数据中心不间断电源系统是如何帮助电网稳定运行的?
A:ON.Energy为整个数据中心园区部署了一套由电池组和先进电力转换设备构成的系统,让电网只感知到一个稳定的负荷。当电网电力过剩时,系统将多余电量储存至电池;当供应不足时,系统向服务器释放电力。整套系统可在毫秒级别响应电网指令,有效防止电压骤降或骤升,同时不影响AI训练等计算工作负载的正常运行。
Q3:数据中心对PJM电网的负荷占比未来会有多大变化?
A:据Synapse Energy Economics统计,2024年数据中心约占PJM总负荷的6%,预计到2040年这一比例将大幅上升至24%。随着数据中心规模持续扩张,若其集体脱网问题得不到有效解决,对电网稳定性的威胁将远超目前水平。
