人工智能数据中心的开发者和运营商不仅要应对设施的用电总量问题，还必须直面功率需求如何快速飙升和骤降的挑战，这种波动可能引发频率扰动并沿电网?raw开。在近期于达拉斯举行的Data Center World Power大会（2026年9月21日至23日）上，与会专家警告称，极端事件——例如AI用电功率瞬间下降数百兆瓦——若得不到有效缓解，可能触发大范围的电网扰动。
现代电网的设计理念基于可预测性和稳定性。早晚用电高峰是可以预测的，这给电网运营商留出时间来调度额外发电资源上线，随后再逐步下调。部分提供补充电力的涡轮机可在数分钟内实现同步，而另一些则需要30分钟甚至更长时间。这种响应节奏根本无法适配AI工作负载的特性，后者的功率波动可以在数秒甚至数毫秒内完成飙升和回落。与会专家强调，没有任何一家公司能够独自解决这一难题，必须依靠芯片厂商、数据中心运营商、公用事业公司和基础设施提供商之间的协同努力。
英伟达：管理机柜级负载波动
英伟达首席电气设计工程师Sai Somayajula表示，英伟达不断攀升的机柜功率密度正在给上游环节带来连锁影响。几年前，传统数据中心机柜的功耗通常在5至10千瓦。到了英伟达H100时代，这一数字攀升至每机柜约40千瓦。而Blackwell系列系统将功耗推高至约150千瓦，Vera Rubin这一代产品的目标则是达到每机柜约240千瓦左右。
Somayajula指出："我们预计，当未来800伏直流配电方案普及后，单机柜功率将达到1兆瓦。随着AI不断演进并解决更复杂的任务，每一代产品的机柜内部功率密度都在持续增长。"
为了减轻负载快速波动带来的冲击，Somayajula表示，英伟达已经在机柜层面增加了储能和控制装置，用于平滑机柜内部的瞬态波动，并确保交流输入电力符合电网要求。
据与会专家介绍，电网运营商正越来越多地要求数据中心具备"穿越能力"——即在短时电压扰动期间保持并网状态，从而为电网缓冲AI工作负载带来的剧烈波动。
今年早些时候，英伟达推出了DSX架构，该架构整合了芯片、散热、系统和软件技术，旨在最大化AI工厂的吞吐能力。该架构包含高速遥测和先进分析功能，用于识别和缓解振荡问题，能够将闲置的功率余量分配给GPU，并通过采用温水液冷技术降低散热功耗。
不过，Somayajula强调，英伟达无法独自解决所有这些问题。他说："AI工作负载、机柜密度和电力动态变化，要求我们重新思考数据中心的设计方式。这正是我们与整个行业展开合作、公开共享信息，并从机柜到电网进行全链条协同设计，而非各自为战的原因所在。"
甲骨文Abilene星际之门项目：为AI量身定制现场发电规模
甲骨文云核心基础设施工程架构师Rajesh Gopanath表示，上述部分理念正在甲骨文位于德克萨斯州阿比林的AI设施中落地实施。他介绍说，甲骨文的星际之门数据中心综合体目前运营进度达到60%至70%，园区规划规模已达吉瓦级别。随着算力需求的增长速度超过电网建设进度，甲骨文被迫将更多能源和发电专业能力纳入内部自主掌控。
Gopanath表示："算力需求是昨天就迫切需要的，但基础设施建设却因变电站、输电线路或电网容量不足而延迟。我们根本买不到足够的涡轮机、往复式发动机，或者天然气资源。"
Gopanath指出，依靠少数几台200兆瓦的涡轮机来支撑一个1吉瓦规模的园区，会形成单点故障风险。采用更小规模的建设单元可以在不增加运营复杂度的前提下提升系统韧性。他说："也许30兆瓦是一个比较合适的规模。但你必须权衡每栋数据中心建筑的最佳规模：‘我们应该建100兆瓦的建筑、300兆瓦的建筑，还是500兆瓦的建筑？’我们必须找到那个最佳平衡点，确保从整体到机柜层面都能获得恰当的可用性保障。"
次同步振荡与穿越能力要求
Gopanath警告了次同步振荡问题，这是指低于美国电网60赫兹运行频率的振荡。这类振荡如果被AI数据中心的运行行为所激发，可能引发机械共振，进而导致灾难性故障，包括损坏涡轮机轴。
Gopanath表示："这种灾难性故障是完全可能发生的，所以我们必须确保它不会出现。所有这些问题都不可能靠单一技术来解决；你可能需要电容器、电池、不间断电源、低电压穿越能力、功率平滑装置，以及响应速度更快的发电设备。"
三菱电机：从电网到芯片的分层可靠性方案
三菱电机电力产品公司电力系统工程部负责人David Roop表示，支撑AI工作负载需要在变电站和电网层面进行协同投资。要取得成功，必须采用从芯片到电网的全链条方法，综合考虑短时和长时储能、谐波性能、电能质量以及当地电网特性等因素。
Roop说："通过深入理解公用事业企业的需求、控制要求，以及实现分层方案所需的架构标准，数据中心将在保障电网可靠性方面扮演更加重要的角色，这将使项目推进更快、项目风险更低。目前，新的指导方针、新标准和新的合规要求正在不断推出，使我们能够更快速地应对电力不稳定问题。"
Q&A
Q1：AI数据中心的功率骤变为什么会威胁电网稳定？
A：AI工作负载的功率可以在数秒甚至数毫秒内急剧飙升或骤降，而现代电网的设计基于可预测的平稳峰谷变化，发电机组调整通常需要几分钟到半小时。这种响应速度不匹配可能引发频率扰动，甚至导致大范围的电网波动。
Q2：英伟达如何应对机柜功率密度不断攀升的问题？
A：英伟达在机柜层面增加了储能和控制装置，用于平滑机柜内部的瞬态功率波动，确保交流输入符合电网要求。此外，英伟达还推出了DSX架构，整合芯片、散热、系统和软件技术，通过高速遥测和分析来识别并缓解振荡问题。
Q3：次同步振荡对电网设备会造成什么危害？
A：次同步振荡是指低于电网正常运行频率的振荡现象，如果被AI数据中心的用电行为激发，可能引发机械共振，进而导致涡轮机轴等设备发生灾难性损坏，这是电网运营商必须高度警惕和防范的风险。
