當AI資料中心加速擴建,最難預估的資源之一是可在指定時間交付的電力。企業即使確認GPU採購數量,也須回答電網何時能提供足夠容量、負載突增時如何維持電壓,以及後續擴充是否需要重新配置配電設備。電力供應時程、轉換效率與備援設計,正逐步影響AI算力能否如期上線。
台達能源基礎設施事業群副總裁暨總經理趙華春指出,AI資料中心用電需求有三項特徵:供電規模持續攀升、運算負載變化快速,以及服務必須維持高可用性。當設施用電達數十MW甚至更高,電力轉換過程的損耗也會累積為可觀的營運成本。因此,企業需要同時管理能源取得、電力調節與使用效率,不能只以設備額定功率決定容量。
微電網整合多元能源
面對電網接入容量及建置時程限制,台達以微電網(Microgrid)整合外部電網、再生能源、現地發電與儲能系統(ESS),透過控制系統協調不同電源和負載。
趙華春說明,企業可依場域條件採用併網型或離網型架構;前者與公共電網協同供電,後者仰賴場域內的發電與儲能資源維持電力平衡。若須在外部電網中斷時持續支援關鍵設備,還應規劃孤島運轉及相應的保護與切換機制。
這項架構的實務價值,在於讓電力配置具有不同組合方式。例如既有資料中心已建置交流配電,可保留原有系統,逐步加入儲能或現地發電,減少全面更換設備的需求。新建場域則有機會同步評估交流與直流配電,使電源、儲能及IT負載的介面在設計階段便完成協調。無論採取何種配置,工程評估仍須納入外部電網可供容量、備援等級、用電曲線及能源設備維護條件。
台達氫能源應用新事業發展部總經理蔡文蔭指出,部分資料中心面臨的困難在於電網輸配設施無法及時將電力送達預定場址。現地發電因而成為可評估的補充選項。台達的固態氧化物燃料電池(SOFC),利用燃料與氧化劑進行電化學反應發電,規劃以110 kW電力櫃構成550 kW模組,再依場域需求擴充容量。
蔡文蔭表示,SOFC的發電效率約可達60%,另可利用排出的熱能供應熱水或其他熱利用需求;台達也在進行長時間運轉驗證,並規劃與大台北瓦斯合作建置550 kW示範案。評估這類系統時,須區分燃料轉換為電能的發電效率,以及納入餘熱回收後的總能源利用率。
在微電網裡,SOFC可擔任持續供電來源,儲能系統則負責較快速的功率支援。若使用天然氣等燃料,仍須評估燃料供應、排放、設備啟動時間及維護安排;儲能也有可放電時間限制。對採用併網架構的資料中心而言,現地發電與儲能仍須納入電網保護、不斷電供電及故障切換規劃;採離網架構者,則須驗證現地電源能否獨立承擔關鍵負載,並具備相應的備援與故障復原能力。
直流配電縮減轉換環節
除了能源來源,電力如何送抵高密度AI機櫃,也逐漸成為架構設計重點。台達能源基礎設施事業群副總裁暨副總經理李延庭說明,傳統供電方式通常先以變壓器將中壓交流電降為低壓交流電,後續再由電源設備轉換成IT設備所需的直流電。隨著800 VDC受到重視,企業開始評估縮減中間轉換層級的可能性。
台達的預製型固態變壓器(SST)直流電力解決方案,結合電力電子轉換與電壓調節功能。李延庭指出,SST可將場域的中壓交流輸入轉換為800 VDC輸出。相較於僅進行電壓升降的傳統變壓器,SST還可透過控制系統進行電力調節與監測,因此台達將其定位為具有能源配置能力的設備。
在預製型配置中,SST、直流對直流轉換器與控制單元預先整合,並可透過雙向DC/DC轉換器將電池儲能系統接入800 VDC直流匯流排,提供充放電控制及備援電力支援。李延庭表示,該方案以2.5 MW為模組單位,可組合成5 MW的容量配置。這讓大型場域有機會按照預期的機櫃擴充需求規劃供電模組,同時在設計階段確認電池、保護設備與負載介面。
直流架構也帶來新的工程要求。相同功率下提高配電電壓可降低電流,但直流故障電流的切斷、電弧抑制、絕緣監測和選擇性保護須另行設計;電池與配電設備之間的控制相容性也需要驗證。若場域同時存在交流及直流負載,還須處理不同電源介面的故障隔離,避免單一支路異常擴大為系統性停機。
趙華春強調,供電設備的建置速度必須配合算力部署。台達因此將SST與相關控制、轉換設備採預製型設計,在工廠先行組裝及測試,減少現場配線和整合工作。這種方式能使設備製造與機房工程部分並行,但正式送電仍有賴場域接線、系統保護、驗收及外部電網條件到位。
隨著GPU更新與機櫃功率提高,能源設施的投資年限通常長於單代運算設備。企業評估AI機房擴充時,須預先決定可分期投入的MW容量、關鍵負載備援時間與交流直流介面,並以實測功率曲線修正假設。能否在供電品質、效率與擴充時程之間取得可驗證的平衡,將影響新增算力的交付成本與長期營運韌性。
