Szybki rozwój dużych modeli językowych i generatywnej sztucznej inteligencji wywołał światowy boom w budowie centrów danych sztucznej inteligencji (AIDC). Gigantyczne klastry GPU działają bez przerwy 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, powodując wykładniczy wzrost zużycia energii elektrycznej. Tradycyjne źródła energii cieplnej borykają się obecnie z trzema głównymi wąskimi gardłami: zaostrzającymi się ograniczeniami emisji dwutlenku węgla, gwałtownie rosnącymi kosztami energii i opóźnionym wzrostem wydajności sieci.
Fotowoltaika i AIDC mają naturalną, wzajemnie korzystną logikę. Z jednej strony fotowoltaika dostarcza niskoemisyjną energię elektryczną-do klastrów obliczeniowych-o dużej gęstości, aby spełnić wymagania dotyczące zgodności z przepisami dotyczącymi emisji dwutlenku węgla i obniżyć koszty operacyjne. Z drugiej strony AIDC utrzymują stabilne, sztywne zapotrzebowanie na moc przez całą dobę, doskonale rozwiązując-długo utrzymujące się problemy branży fotowoltaicznej, takie jak nadwyżki mocy w południe, zerowa generacja w nocy i ograniczenia energii odnawialnej. Tworzy to cykl przemysłowy-zamknięty, łączący wytwarzanie energii i zużycie mocy obliczeniowej.
Globalne typowe projekty AIDC w zakresie zielonej energii fotowoltaicznej
Ameryka Północna
W Ameryce Północnej znajduje się największe na świecie skupisko mocy obliczeniowej sztucznej inteligencji. Google, AWS i Meta kompleksowo wdrożyły obiekty wspierające fotowoltaikę, przyjmując dwa główne modele: długoterminowe-umowy zakupu energii (PPA) i własne-elektrownie fotowoltaiczne-własne.
1.Google
Firma Google uruchomiła w Teksasie dedykowany projekt fotowoltaiczny o mocy 1 GW, łączący elektrownie fotowoltaiczne Wichita o mocy 805 MW i 195 MW Mustang Creek w ramach 15-letniej umowy PPA dotyczącej zielonej energii. Projekt wygeneruje 28 TWh energii elektrycznej w okresie obowiązywania umowy, aby w pełni zasilić klastry AIDC na potrzeby dużych szkoleń modelowych w Teksasie. W międzyczasie Google sfinalizował przejęcie 2,2 GW działających i-budowlanych aktywów fotowoltaicznych oraz 2,4 GWh magazynów energii. Jej samodzielnie zbudowane stacje fotowoltaiczne bezpośrednio zasilają parki AIDC w Wirginii i Teksasie, wyposażone w system magazynowania energii słonecznej-prądu stałego (HVDC) o wysokim napięciu 800 V. Magazynowanie energii stabilizuje chwilowe wahania mocy klastrów GPU, eliminując zależność od zakupionych certyfikatów energii odnawialnej (REC) i umożliwiając samowystarczalne zasilanie fotowoltaiczne do obciążeń obliczeniowych.
https://datacenters.google/intl/zh-CN_ALL/działanie-w sposób zrównoważony/
2. Amazon AWS
AWS planuje projekt magazynowania energii o mocy 1,2 GW i 1,2 GWh w Oregonie, obsługujący wyłącznie lokalne klastry szkoleniowe AI. Park obliczeniowy AI Reno w Nevadzie jest obsługiwany przez montowany na ziemi-zespół fotowoltaiczny o mocy 600 MW z odpowiednim magazynem energii, który pokrywa 70% dziennego zapotrzebowania na energię dla obciążeń obliczeniowych-chłodzonych cieczą. Wykorzystując obfite światło słoneczne na pustyni w celu obniżenia wydatków na energię elektryczną, AWS planuje osiągnąć wskaźnik zielonej energii fotowoltaicznej na poziomie ponad 75% w całym parku.
3. Meta
Centrum danych AI firmy Meta w Huntsville w stanie Alabama,-w pełni zasilane energią fotowoltaiczną, jest w pełni funkcjonalne. Obiekt, którego łączna wartość inwestycji wynosi 1,5 miliarda dolarów, stanowi podstawową bazę szkoleniową dla serii dużych modeli Llama. Obiekt, wspierany przez dedykowaną-naziemną elektrownię fotowoltaiczną, jest w całości zasilany energią odnawialną, w której dominują panele fotowoltaiczne, a jego współczynnik PUE wynosi zaledwie 1,12. Wytwarzanie energii fotowoltaicznej na miejscu-w pełni kompensuje szczytowe obciążenie obliczeniowe w ciągu dnia.
https://www.cnbeta.com.tw/articles/tech/1475214.htm
4. Niezależny gigantyczny kampus komputerowy
Delta Gigasite w stanie Utah, centrum superkomputerowe o planowanej łącznej mocy 10 GW, wdroży pustynne panele fotowoltaiczne o mocy 280 MW w połączeniu z-długotrwałym magazynowaniem energii. Zaprojektowany, aby spełniać standardy NVIDIA GW-Scale AI Factory, Desert PV będzie działać jako główne źródło zasilania w ciągu dnia, drastycznie zmniejszając całkowity koszt energii w operacjach obliczeniowych.
Bliski Wschód
Bliski Wschód, charakteryzujący się intensywnym nasłonecznieniem, zbudował wzorcową infrastrukturę obliczeniową o zerowej-emisyjności, skupiającą się na fotowoltaice o-gigawatowej skali w połączeniu z magazynowaniem o-poziomie-czasie trwania wynoszącym GWh. Abu Zabi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich planuje dużą naziemną instalację fotowoltaiczną o mocy 5,2 GW-w połączeniu z 19 GWh-długiego okresu magazynowania, dostarczającą stały 1 GW stabilnej energii elektrycznej wyłącznie do lokalnych superkomputerów AI.
Dzięki zastosowaniu zbyt-wielkiego układu fotowoltaicznego oraz konstrukcji magazynu o dużej-pojemności, system priorytetowo traktuje bezpośrednie dostarczanie energii fotowoltaicznej do klastrów obliczeniowych w godzinach największego nasłonecznienia, podczas gdy nadwyżka energii jest magazynowana w celu rozładowywania-przez- całą dobę po zmroku. Dzięki niezawodności zasilania wynoszącej 99,6% jest to pierwszy na świecie-projekt AIDC na dużą skalę, umożliwiający ciągłe 24-godzinne dostarczanie energii z fotowoltaiki i magazynów, obsługujący ogólne duże modele i inteligentne obliczenia dla sektora naftowego i gazowego.
Chiny
Przy wsparciu obfitych zasobów fotowoltaicznych z pustyni i Gobi oraz krajowej strategii transferu komputerów ze wschodu- na- zachód, Chiny opracowały największy na świecie portfel demonstracyjnych AIDC zasilanych bezpośrednim zasilaniem fotowoltaicznym, podzielony na trzy powtarzalne modele: dedykowane linie wysokiego-napięcia z dużych-pustynnych baz fotowoltaicznych, rozproszone panele fotowoltaiczne na dachach i w górach oraz zintegrowane źródłowe magazynowanie-sieci-obciążenia- mikrosieci.
Zhongwei, Ningxia: pierwszy w Chinach-chłodzony płynem koncentrator obliczeniowy AI ze 100% bezpośrednim zasilaniem fotowoltaicznym
Oddanie do użytku w maju 2026 r. Hub jest wspierany przez elektrownię fotowoltaiczną Gobi o mocy 500 000 kW połączoną z pomieszczeniami obliczeniowymi za pośrednictwem dedykowanej linii przesyłowej 220 kV w celu wyeliminowania strat w tranzycie do sieci. Dzięki dziesiątkom tysięcy PetaFLOPSów mocy obliczeniowej obsługującej szkolenie dużych modeli dla Tencent i Meituan Cloud, obiekt generuje 1,2 miliarda kWh energii elektrycznej rocznie i osiąga PUE na poziomie 1,15, co stanowi oficjalny krajowy projekt demonstracyjny w zakresie skoordynowanego przetwarzania i wytwarzania energii.
2.Sanjiangyuan Green Power Computing Park, Qinghai (współpraca z Alibaba Cloud)
Park integruje rozproszone panele fotowoltaiczne na dachach z zewnętrznymi bazami fotowoltaicznymi Gobi, tworząc mikrosieć wiatrową-słoneczną-magazynującą zasilaną całkowicie energią odnawialną. Jego klaster obliczeniowy o mocy 150 000 PetaFLOPS czerpie 85% dziennej mocy z fotowoltaiki; nadwyżka energii elektrycznej jest magazynowana, aby w ciągu nocy utrzymać nieprzerwane obciążenie AI.
3. Centrum obliczeniowe Shaoguan w Guangdong-Hongkongu-Makao Greater Bay Area
Lokalne zasady wymagają, aby we wszystkich nowo budowanych AIDC współczynnik zielonej energii fotowoltaicznej wynosił co najmniej 80%. Mountain PV w połączeniu z magazynowaniem energii zapewnia dedykowaną moc dla 30 000-szafowych klastrów obliczeniowych AI firmy Tencent, natomiast Huawei uruchomił zintegrowany pilotażowy program obliczeniowy-magazynowania-fotowoltaicznego. Uzupełniające się rozproszone systemy fotowoltaiczne montowane na dachach i naziemne-odpowiadają zmiennemu zapotrzebowaniu na moc klastrów GPU o dużej gęstości.
Cztery główne modele wdrażania energii fotowoltaicznej dla AIDC w oparciu o praktyki globalne
W ramach projektów globalnych ujednolicono cztery powtarzalne modele wdrażania fotowoltaiki dla AIDC, które można dostosować do różnych zasobów regionalnych, skal obliczeniowych i warunków konstrukcyjnych:
1.Duża-naziemna-instalacja fotowoltaiczna na pustyni z dedykowanymi bezpośrednimi liniami przesyłowymi (preferowana w przypadku-wielkich parków komputerowych)
Elektrownie fotowoltaiczne o skali gigawatowej- powstają na nieużytkach w zachodnich Chinach, na Bliskim Wschodzie i w zachodnich Stanach Zjednoczonych i są połączone z kampusami komputerowymi za pośrednictwem ekskluzywnych linii-wysokiego napięcia 220 kV/500 kV. Pominięcie wielostopniowej-transformacji napięcia w sieciach publicznych zmniejsza straty przesyłowe o ponad 30% i drastycznie zmniejsza uśrednione koszty energii elektrycznej. Reprezentatywne projekty obejmują centrum obliczeniowe Zhongwei, centrum superkomputerowe AI w Abu Zabi oraz Delta Gigasite w stanie Utah.
Zalety: ogromna moc wytwarzania energii, stabilne ceny energii elektrycznej i możliwość obsługi klastrów o superskalowej-tys.-GPU.
Ograniczenia: Wymaga rozległych, nieużytków, co jest niewykonalne w gęstych centrach miast.
2.Długo-terminowe umowy zakupu energii fotowoltaicznej (preferowane w przypadku szybkiej ekspansji przez gigantów internetowych)
Operatorzy obliczeniowi podpisują długoterminowe umowy na dostawy energii na 10–15-lat z nowymi producentami energii, aby zapewnić stałe wolumeny mocy fotowoltaicznej bez konieczności budowania niezależnych elektrowni, co jest idealnym rozwiązaniem do szybkiego zwiększania mocy obliczeniowej. Reprezentatywne projekty: projekt fotowoltaiczny firmy Google w Teksasie i kampus obliczeniowy Meta w Huntsville.
Zalety: Niskie początkowe nakłady inwestycyjne i krótki czas budowy.
Ograniczenia: Ograniczona niezależna kontrola nad zasilaniem; aby osiągnąć cele w zakresie emisji dwutlenku węgla, wymagane są dodatkowe certyfikaty energii odnawialnej.
3. Magazynowanie energii w-lokalnej lokalizacji + średnia-skalowa instalacja fotowoltaiczna (dla małych-i-średnich miejskich AIDC)
Panele fotowoltaiczne instaluje się na dachach centrów danych i parkingach, a w połączeniu z magazynowaniem energii na poziomie MWh- tworzą mikrosieci kampusowe jako dodatkową energię dla sieci miejskich, spełniając lokalne wymagania dotyczące współczynnika energii odnawialnej. Reprezentatywne projekty: węzeł obliczeniowy Shaoguan Greater Bay Area, małe miejskie centra obliczeń brzegowych.
Zalety: Elastyczne wymagania dotyczące gruntów i usprawnione procesy zatwierdzania.
Ograniczenia: Ograniczona moc wyjściowa, obejmująca jedynie 30–60% dziennych obciążeń obliczeniowych.
4.Zintegrowane źródło{{1}zamkniętej pętli-Sieć-Obciążenie-Mikrosieci magazynujące (flagowe projekty zero-emisyjne):
Fotowoltaika, magazynowanie energii, transformacja mocy i kampusy obliczeniowe są planowane i budowane jednocześnie z inteligentną platformą dyspozytorską AI, tworząc w pełni zamkniętą pętlę wytwarzania fotowoltaiki, buforowania magazynowania energii i zużycia mocy obliczeniowej, która może działać poza-siecią z niemal 100%-samowystarczalnością-ze źródeł odnawialnych na miejscu. Reprezentatywne projekty: Pantheon AI Campus w Chorwacji, Sanjiangyuan Computing Park w Qinghai.
Zalety: Optymalna wydajność redukcji emisji dwutlenku węgla, możliwość golenia szczytów sieci i arbitrażu mocy.
Ograniczenia: Duże inwestycje w aktywa i wydłużony ogólny cykl budowy.
Podstawowe zintegrowane technologie fotowoltaiczne-Pamięci masowe-Technologie komputerowe: rozwiązywanie rozbieżności między wytwarzaniem fotowoltaiki a zapotrzebowaniem na moc obliczeniową
Nieciągłość i zmienność energii fotowoltaicznej są z natury sprzeczne z wymaganiami AIDC dotyczącymi stabilnego, nieprzerwanego zasilania przez całą dobę, 7 dni w tygodniu. Globalne projekty łagodzą to napięcie poprzez trzy podstawowe filary technologiczne: bufory magazynowania energii, dystrybucję energii HVDC 800 V oraz wspólne wysyłanie sztucznej inteligencji do zasobów obliczeniowych i energetycznych.
Obowiązkowe magazynowanie energii jako buforowaniePrzewoźnik:
Wszystkie AIDC z fotowoltaiką w skali-megawatowej wykorzystują magazynowanie energii, aby stworzyć mechanizm-dopasowania czasowego: moc fotowoltaiczna nadaje priorytet klastrom GPU w godzinach słonecznych, podczas gdy nadwyżka energii jest magazynowana; rozładowuje magazyny z pełną wydajnością, aby móc przewozić pełne ładunki po zmroku. Projekt w Abu Zabi wykorzystuje 19 GWh-długiego okresu przechowywania danych, który jest w stanie niezależnie utrzymać 1 GW mocy obliczeniowej przez 19 godzin bez przerwy. W krajowych projektach chińskich zazwyczaj wdraża się pamięć masową o pojemności od 4 do 8 godzin, aby wyeliminować ryzyko przerw w dostawie prądu w przypadku obciążeń obliczeniowych.
Zintegrowana instalacja fotowoltaiczna 800 V HVDC-magazynowa
Tradycyjna dystrybucja prądu przemiennego (AC) wiąże się z dużymi stratami energii i ograniczoną kompatybilnością z obciążeniami obliczeniowymi o-dużej gęstości. Urządzenia AIDC nowej-generacji powszechnie przyjmują architekturę prądu stałego o napięciu 800 V, w której panele fotowoltaiczne, magazyny energii i obciążenia komputerowe-chłodzone cieczą łączą się bezpośrednio za pośrednictwem łączy prądu stałego. Eliminuje to powtarzające się cykle konwersji prądu przemiennego-DC, zmniejszając całkowite straty energii o ponad 15%, a jednocześnie umożliwiając szybką reakcję na chwilowe skoki mocy procesora graficznego podczas uczenia dużych modeli.
Platforma współpracy w zakresie dyspozytorstwa AI dla zasobów obliczeniowych i energetycznych
Zastrzeżone algorytmy sztucznej inteligencji wbudowane w platformę generują-prognozy w czasie rzeczywistym mocy wyjściowej fotowoltaiki i krzywych obciążenia obliczeniowego, dynamicznie dostosowując moc ładowania i rozładowywania pamięci masowej, aby dopasować wytwarzanie fotowoltaiki do zapotrzebowania obliczeniowego z dokładnością-na poziomie minuty. Opłaty za przechowywanie danych podczas niskich obciążeń obliczeniowych i rozładowań w szczytach zapotrzebowania; nadwyżkę energii fotowoltaicznej można zwrócić do sieci, aby uczestniczyć w działaniu wirtualnej elektrowni, zapewniając podwójne korzyści w postaci zmniejszonych wydatków na energię elektryczną i dodatkowych przychodów z nadwyżki energii. AIDC ewoluują od tradycyjnych obciążeń o-wysokim poborze mocy w kierunku elastycznych, regulowanych zasobów dla nowego systemu zasilania.
Wniosek
W podwójnym kontekście globalnych celów neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla i gwałtownego rozwoju infrastruktury obliczeniowej AI, zielona energia fotowoltaiczna ewoluowała z opcjonalnego obiektu pomocniczego w podstawowy fundament energetyczny podtrzymujący zrównoważony rozwój sztucznej inteligencji. Globalne, rzeczywiste projekty-od długoterminowych-programów zakupu energii fotowoltaicznej prowadzonych przez północnoamerykańskich gigantów technologicznych, po gigawatowe-pustynne-centra superkomputerowe PV na Bliskim Wschodzie i miliony-kilowatów-dostarczających bezpośrednio klastrów obliczeniowych PV we wschodniej części Chin-do-zachodniego transferu obliczeniowego Inicjatywa-w pełni potwierdza wykonalność techniczną i ekonomiczną zintegrowanego modelu obliczeniowego-magazynowania- fotowoltaicznego.
Dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu w zakresie magazynowania energii, dystrybucji energii HVDC i inteligentnego wysyłania, a także dojrzewającej globalnej polityce w zakresie skoordynowanego przetwarzania i energii odnawialnej, fotowoltaika będzie głęboko osadzona w światowej infrastrukturze obliczeniowej AI. To przejście rozwiąże podwójne wyzwania, takie jak wysoka emisja dwutlenku węgla i nadmierne koszty operacyjne obiektów obliczeniowych, jednocześnie odblokowując nowy rynek wzrostu o wartości bilionów-dolarów dla branży fotowoltaicznej. Ostatecznie doprowadzi to do synergicznego postępu między gospodarką cyfrową a globalną transformacją energetyczną, kładąc podwaliny pod zero-emisyjny, zrównoważony globalny ekosystem przemysłowy sztucznej inteligencji.
