为什么液冷AIDC（人工智能数据中心）需要不同的后备电源策略？
为什么液冷AIDC需要不同的后备电源策略？
液冷AIDC（人工智能数据中心）因机架功率密度攀升、负载间歇波动及液冷系统感性负载特性，需采用差异化后备电源策略。文中提及AI数据中心机架功率预计未来四年内超过1600kW，动态UPS（不间断电源）最高可提供17倍额定电流输出，推荐静态与动态UPS搭配使用。
刘万龙、李悦 2026-11-05 12:41 北京
译者说：在新技术场景下，与之配套的基础设施也需要同步迭代升级。算力、冷却与电力供应三者密不可分。不同的算力模式要匹配合适的冷却系统以及备用电源策略，从而使整个系统可靠运转的同时可以满足动态调节性。
AI数据中心由于其机架功率密度的急剧上升以及工作负载的快速波动，需要新的后备电源策略。
随着AI应用的提速，不再局限于计算能力的提升，对于能源基础设施也提出了挑战。更高密度的AI工作负载驱使数据中心需要更大的电力供应，同时其快速变化的需求模式对提供这些电力的基础设施提出了新的需求。因此，在确定AI项目成功组织性如何方面，获得可靠、经济且有弹性的能源正变得越来越重要。
计算能力如果没有可靠的电力供应支撑将毫无价值可言。这促使人们对于将电网电力与现场发电结合、储能以及采用可再生能源的集成和混合动力等方式有了更大的兴趣，以提供AI基础设施所需的可靠、经济且有弹性。在数据中心，备用电源方面也发生了同样的变化。随着机架电力供应的不断增加以及液冷在处理更高散热负荷的必要性增强，传统的备用电源架构面临新的技术挑战.
AI数据中心具有高波动性，间歇负载的特征。电力在数秒内会有剧烈波动，打破传统的负载特征。机架功率的增加使得AI数据中心加速采用液冷技术，由于液冷设备的感性特性也给传统的备用电源解决方案增加了额外压力。
AI数据中心机架功率正日益增加，预计将在未来四年内超过1600KW，与之形成对比的是，仅两年前的机架功率是50kW。随着AI数据中心驱使机架密度超越传统限制，数据中心需要在基础设施中进行精确的热管理，而这可以通过采用液冷架构实现。
图1：逐年AI机架功率预测（单位：kW）
对于AI数据中心的备用电源供应商而言，主要面临两个问题，具体如下：
间歇性的负载特征：AI数据中心有着快速波动及短时间内大幅波动的特点。这些波动可能每隔几秒就会发生，伴随着负载从空闲状态（20%负载率）到满载的大幅波动。
液冷系统的感性特性：传统的机房空调/空气处理系统（CRAC/CRAH）无法匹配AI数据中心机架功率的日益增加，使得架构向液冷系统方向转变。液冷系统包含电力驱动泵，产生的大量感性负载需要高浪涌电流。
图2：AI负载特性 来源：维谛- Al Masaood
传统数据中心采用静态或动态UPS架构来为数据中心的关键负载提供不间断电源。
静态UPS系统将所需备用能量以化学能形式存储在电池中。由于电池在直流母线完成充放电发生，静态UPS系统需要逆变器/转换器组实现交流电与直流电的相互转换。电力电子器件对于感性负载启动时所需的冲击涌流响应能力有限。
图3：传统数据中心设计-Al Masaood
有别于静态UPS系统，动态（转轮）UPS系统将备用能量以动能形式存储在飞轮/蓄能器中。此类系统由于通过同步交流发电机供电，无需依靠电力电子为关键负载提供电源。因此，动态UPS系统在应对液冷系统的感性负载所需的启动冲击电流时，有更强的稳定性。
动态UPS系统可以更好地应对如冷却风扇，泵以及通风系统这一类用于确保计算机处于最佳冷却状态的机械负载。动态UPS系统可以最高提供17倍于额定电流的输出电流。
静态及动态UPS解决方案供应商均开发了多种方案来解决AI负载的间歇性特性，如静态UPS采用负荷平滑方式，动态UPS采用飞轮应对方式。
近期的方案建议在AI数据中心将静态及动态UPS系统结合使用。此新方案在计算负载与辅助系统的机械负载上分别采用独立母线供应。静态UPS系统建议用来对应计算负载，而动态（转轮）UPS系统建议来对应辅助机械负载（液冷系统）。
图4：正在改变的数据中心设计原则- Al Masaood
AI数据中心因其机架功率密度的快速攀升以及工作负载的剧烈波动，需要新的后备电源策略。AI负载可以在仅仅数秒内从空载状态跃升到满载状态，给传统备用电源系统造成了冲击。与此同时，液冷系统正成为高散热需求的必然选择，但其水泵及相关的机械设备为感性负载，伴随着高冲击涌流。静态UPS系统适用于IT负载而难以应对机械负载，动态UPS系统可以对应泵与风机产生的高冲击涌流。因此搭配使用此两种UPS系统的解决方案在AI数据中心中是推荐的。
翻译：刘万龙，海信集团 高级产品规划经理、DKV（DeepKnowledge Volunteer）计划成员
校对：李悦，DKV（DeepKnowledge Volunteer）精英成员
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