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随着人工智能驱动的数据中心需求持续冲击美国及全球电网基础设施,数据中心运营商正面临来自电力公司、监管机构和所在社区的日益严格的审视。工业软件公司AVEVA的CEO卡斯帕·赫茨伯格认为,行业的应对之策不能止步于可持续发展承诺,还需要提供可操作的透明度和可量化的绩效数据,以供电力公司、监管机构和社区进行实质性核查。
POWER杂志就人工智能工作负载如何重塑电网规划、实际透明度的具体内涵,以及他为何认为数字孪生和标准化指标——而非空洞承诺——将决定哪些运营商能赢得长期信任等问题,对赫茨伯格进行了专访。以下为经过适当编辑的访谈内容。
POWER:数据中心已在多个地区对电网基础设施造成压力。AVEVA的运营数据显示,人工智能工作负载正在如何改变电力消耗模式?未来五年,电力公司应做好哪些规划?
赫茨伯格:从AVEVA所支持的工业运营和能源系统来看,人工智能正在使电力需求变得更加动态化。挑战不仅在于用电总量,还在于计算密集型工作负载所带来的更高功率密度、更尖锐的峰值以及更快速的负荷变化。面对这些变化,电力公司需要深入理解这些负荷的行为特征,而不仅仅是围绕年度总量进行规划。这意味着需要掌握负荷爬坡速率、冷却需求、备用发电、现场储能以及大型用户可提供的灵活性等方面的信息。
行业越来越关注"快速接入电力",即在保障可靠性和经济性的前提下快速接入新增容量。这要求电力公司不仅要了解数据中心的用电总量,还要掌握其需求随时间变化的规律。AVEVA与美国国家可再生能源实验室(NREL,现更名为落基山国家实验室)的合作,展示了这一理念的实践路径。NREL开发的eGridGPT是一款专为电网控制室本地部署设计的生成式AI模型,它与AVEVA PI系统集成,为运营人员、工程师和企业用户提供包括状态估计、可变能源预测和电网运行在内的决策支持。未来五年,这些能力还需要更精细的预测、更强大的输配电基础设施、更快速的并网流程,以及与数据中心客户的持续运营协调来加以支撑。
POWER:"透明度"常被作为目标提及,但在实践中究竟意味着什么?运营商应向监管机构和社区共享哪些数据,通过何种机制共享?
赫茨伯格:在AVEVA,透明度意味着让电网运营商、监管机构和当地社区能够实时、清晰地了解设施的运营状况,包括用电需求、负荷变化、冷却需求、备用发电、排放、用水、可再生能源、公共影响和储能情况。这并不意味着将敏感的运营细节公开。但电力公司和监管机构应能安全获取可靠、及时的数据,而不是通过零散报告或孤立的电子表格来拼凑设施的影响全貌。
与传统数据中心运营不同,人工智能训练和模型推理会引发大幅且快速的功率波动,这使得储能对于保障电力可靠供应至关重要。预计到2030年,全球数据中心的电池储能装机容量可能达到约20至25吉瓦,若激励机制到位,数据中心有望成为重要的电网资产。
POWER:能否举一个具体案例,说明更好的实时运营可视化如何避免了可靠性或环境事故的发生?
赫茨伯格:AVEVA与安大略电力公司(OPG)的合作,展示了实时可视化如何在问题演变为重大运营事故之前识别风险。OPG将其核电和水电运营中数千个传感器的数据接入AVEVA PI系统,并利用预测分析技术提前识别设备退化迹象。目前已构建超过1200个预测模型,每年减少约3000小时的维护工作量,并在24个月内实现了高达400万美元的效率节约。其中,一次核电分析预警单次节约约40万美元,一次水电早期预警节约约20万美元。这里的关键不在于每次干预都避免了重大事故,而在于运营商能够获得足够的提前预警,在设备问题发生前采取行动。
此外,AVEVA与硅谷清洁能源公司及ZGlobal的合作项目,展示了多个组织如何通过安全的云端数据社区访问同一份近实时和历史数据。这简化了结算与核验流程,提升了透明度,并帮助合作伙伴及时发现资产未达预期性能的情况。通过保持这些沟通渠道的安全畅通,运营商和服务提供商在关键正常运行时间和维护方面始终保持一致。
POWER:数字孪生在电力行业已讨论多年。将其应用于数据中心韧性有何不同之处?运营商目前最积极建模的气象或电网场景有哪些?数字孪生在数据中心运营中的成熟度如何——是已有领先部署,还是对大多数运营商而言仍停留在愿景阶段?
赫茨伯格:人们通常将数字孪生简单理解为建筑的三维模型,这是对该技术真正能力的误解。当数字孪生被充分激活并应用于数据中心时,它能够呈现电气系统、冷却、IT工作负载、备用资产与外部电网之间的交互关系。这使运营商能够模拟极端高温、重大风暴、计算需求骤增、电网约束、输电中断、洪水或冷却系统故障等场景下的应对情况。该模型还可以持续接入实时运营数据进行更新,这正是将数字孪生从静态表示转变为动态运营工具的关键所在。将人工智能应用于数字孪生,还可以帮助识别规律并提出可行的下一步建议,但这些建议的质量取决于其背后的数据、背景和人类判断。
数字孪生在数据中心运营中的应用已远超愿景阶段,尽管行业内的成熟度参差不齐。AVEVA与数据中心运营商合作已逾十年,致力于利用数字孪生技术提升关键基础设施的可视化水平、增强可靠性、支持智能告警管理,并优化各站点的能源绩效。
当然,当前正在发生变化的是人工智能工厂的规模和复杂性。随着数据中心向数百兆瓦乃至吉瓦级设施演进,行业正从相对聚焦的运营孪生,迈向将设计、仿真和运营通过持续数字线程连接起来的全生命周期数字孪生。
原因显而易见:这些设施越来越像工业工厂,而非传统IT环境。它们涉及公用事业规模的电气系统、设施级液冷网络、大量的水和热管理需求,以及紧密互联的物理系统。在如此复杂的程度下,孤立的电子表格和单点解决方案已无法胜任。
因此,我认为市场正处于过渡阶段。实时运营数字孪生已在领先运营商中创造实际价值。下一个前沿是"活态数字孪生",借助OpenUSD和NVIDIA Omniverse等技术,工程模型、仿真环境和实时运营数据在设施整个生命周期内保持连接。这正是众多最先进的人工智能工厂项目的发展方向。
POWER:您认为可量化的指标比可持续发展承诺更重要。哪些指标应成为行业标准?应由谁来制定和审计——运营商、监管机构还是第三方?
赫茨伯格:可持续发展承诺固然重要,但必须有可量化的运营成果作为支撑。对于数据中心而言,这意味着在报告用电量和峰值需求的同时,还需披露电能使用效率(PUE)、IT利用率、排放量、可再生能源匹配情况、水资源使用效率、备用发电运行时长、停机次数和恢复时间等指标。对于能够提供需求灵活性的设施,了解在不影响性能的前提下可转移或削减的负荷量同样具有重要价值。
世界经济论坛的"净正向人工智能能源框架"采取了类似的结果导向方法,围绕效率、人工智能部署和需求管理三个维度构建。AVEVA正通过世界经济论坛和可持续市场倡议等组织,推动这些框架在真实运营环境中落地,而不仅仅停留在纸面上。
这一过程不能由单一主体主导。运营商负责报告数据,监管机构负责建立统一的定义和最低披露要求,独立第三方负责核实重要声明。若缺乏统一标准和可信的审计机制,可持续发展报告将难以横向比较,也容易产生误解。
POWER:水资源使用问题与能源问题一样日益引发争议。对于已面临资源压力的社区,运营商应如何报告用水情况?
赫茨伯格:当数据中心从水资源紧张的含水层或其他受限的本地水源取水时,用水问题便成为重要的公共政策议题。运营商应明确说明其取水量、耗水量和排水量,水源来源,以及所用水是饮用水、再生水还是循环水。不存在适用于所有数据中心的统一全球阈值,在频繁遭遇水资源压力的地区尤为如此。同等用水量对运营商和社区的影响,会因设施所在地的不同而存在显著差异。将统一的计量标准与本地背景相结合至关重要,这样监管机构和社区不仅能了解设施的用水总量,还能理解这一用水量在当地意味着什么。
Q&A
Q1:AVEVA的数字孪生技术与传统数据中心数字孪生有什么区别?
A:传统认知中,数字孪生只是建筑的三维模型,但AVEVA的数字孪生能够呈现电气系统、冷却、IT工作负载、备用资产与外部电网之间的完整交互关系。运营商可以模拟极端高温、风暴、计算需求骤增、电网中断等多种场景,并通过持续接入实时运营数据,将其从静态表示转变为动态运营工具。目前,AVEVA已与数据中心运营商合作超过十年,数字孪生应用已远超愿景阶段。
Q2:数据中心的可持续发展报告应包含哪些核心指标?
A:赫茨伯格认为,核心指标应涵盖用电量、峰值需求、电能使用效率(PUE)、IT利用率、碳排放、可再生能源匹配比例、水资源使用效率、备用发电运行时长、停机次数及恢复时间。对于能提供需求灵活性的设施,还应披露可转移或削减的负荷量。他强调,运营商负责报告数据,监管机构负责制定统一标准,独立第三方负责核实,三方缺一不可。
Q3:AVEVA与安大略电力公司的合作取得了哪些具体成果?
A:AVEVA帮助安大略电力公司(OPG)将核电和水电运营中数千个传感器的数据接入PI系统,并构建了超过1200个预测模型。项目成果包括:每年减少约3000小时的维护工作量,24个月内实现高达400万美元的效率节约,其中一次核电分析预警单次节约约40万美元,一次水电早期预警节约约20万美元。
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