人工智能 (AI) 和 高性能计算 (HPC) 应用的兴起推动了定制电源分配单元 (PDU) 的快速普及，预计 到 2028 年市场将增长 23.8%—远远超过标准机架 PDU 的 5.3%。
人工智能和高性能计算 (HPC) 工作负载密度的提高需要消耗大量的电力，预计 到 2030 年，全球数据中心的能源消耗将翻一番。这种演变为维护可靠高效的电力分配带来了独特的挑战，需要超越标准产品的解决方案。
PDU 定制可以帮助数据中心运营商满足这些动态需求并保持竞争优势。然而，成功的定制 PDU 部署取决于与能够深入分析客户独特挑战并提供灵活解决方案的合作伙伴的合作。
电源分配单元 (PDU) 的演变
传统 PDU 的用途很简单：将 电压从商用电压（通常为 480 伏 (V)） 降至 IT 兼容电压，同时保持可靠的电力输送。然而，随着数据中心从标准企业设施发展成为支持 AI 工作负载的复杂多租户环境，随之而来的功耗增加（参见 图 1），需要更复杂、更灵活的配电解决方案来处理更高的千伏安 (kVA) 额定值，同时又不牺牲效率或可靠性。
图 1.数据中心能耗激增。德勤预测，由于高耗能的新一代人工智能训练和推理的增长速度持续快于其他用途和应用，到 2030 年，全球数据中心的电力消耗可能大约翻一番，达到 1,065 太瓦时 (TWh)。
来源： 德勤
数据中心配电的不同要求
支持人工智能工作负载的数据中心需要更高的电力容量，有些设施每个机柜的电力需求高达 50 千瓦 (kW)。麦肯锡预测， 从 2023 年到 2030 年，全球数据中心容量需求每年可能增长 19% 至 22%，到 2030 年可能达到 171 至 219 千兆瓦 (GW)。人工智能和多层工作负载的指数级增长给企业、主机托管服务提供商和超大规模数据中心带来了独特的挑战，需要超越标准产品的解决方案。
现代数据中心的 PDU 定制用例
虽然 PDU 定制并不是什么新鲜事，但现代数据中心面临的挑战—例如不断变化的电力需求和最短的停机时间要求—要求它实现更高的可靠性、可扩展性和效率。本讨论将探讨两个体现工程与实际应用交汇的案例。
可扩展 PDU 部署的电压灵活性
数据中心基础设施提供商批量采购 PDU 的趋势日益明显，以减轻供应链的不确定性和延长的交货时间，从而可以在站点建成后立即快速部署。
然而，PDU 的储备也面临挑战：工作电压要求取决于场地特定因素和客户需求，通常只有在部署期间才能最终确定。如果采购的设备不符合这些要求，则可能需要重新设计或修改，从而延长工期并使部署过程复杂化。
解决方案：“随处部署”转换器
三输出电压变压器通过提供三个不同的电压输出来满足不同的电压要求—208V、400V和415V—只需一个单元即可实现。随着行业转向更高效的配置，该设计还提供了灵活性，可 根据需要支持更高的电压，例如 480V。
三输出变压器的次级绕组有多个抽头，部署后可以连接到不同的端子以改变输出电压。
主要优点
多输出电压变压器的灵活性有利于主机托管环境 ，因为电压需求在采购过程中通常无法确定。定制PDU的部署后重新配置具有三大关键优势：
- 成本效益： 批量购买多输出电压变压器可以降低采购成本，这对于大规模运营至关重要。
- 灵活性： 部署后可重新配置电压输出，使PDU能够适应各种设施和库存设备，从而最大程度地减少部署延迟或修改。精简的库存管理和简化的部署流程降低了复杂性，并使设备始终保持随时可用状态，以便快速安装。
- 适应性：这种设计允许主机托管提供商适应不断变化的电压要求，而无需新设备，这在快速发展的数据中心环境中至关重要。
多租户 PDU 修改中的停机风险
在主机托管和多租户数据中心 (MTDC) 环境中，多个租户通常连接到单个 PDU，由于电力需求变化，某些单元会以部分容量运行。当新租户需要连接到已运行的 PDU 时，操作员必须切断整个单元的电源，以确保安装期间服务人员的安全。这种临时关闭会中断现有租户的电力供应，存在违反 SLA 的风险，并可能影响正常运行时间承诺。
始终在线的解决方案：隔离式 PDU 数据中心设计
创新的隔离式PDU设计解决了多租户配置导致的MTDC停机风险。通过将现场连接端子与单元内的任何带电部件物理隔离，定制PDU可防止系统某一部分的修改或维护活动影响更广泛的配电网络，并避免干扰其他租户的运行。主要技术规格包括：
- K 因子选项： 范围从 K4 到 K20，用于增强谐波滤波，减少谐波失真的影响。
- 可配置的阻抗规格： 允许故障电流控制，管理和限制电气故障对 IT 基础设施的影响。
- 多种子馈电配置： 支持最多 8 个输出，可根据不同租户的需求定制配电。
- 高级操作功能： 包括 80% 或 100% 额定输出断路器、第三方监控支持和热扫描选项等选项，以增强性能和适应性。
主要优点
- 更高的可靠性等级： 目标是 高 正常运行时间，这对于满足高可用性需求至关重要。
- 维护而不影响冗余： 允许维护活动而不影响其他租户的电力供应。
- 安全负载修改： 使运营商能够安全地修改特定客户负载，同时保持其他客户的电力供应，从而增强动态主机托管环境中的灵活性。
- 减少空白空间影响： 最大限度地减少占地面积和间隙限制，优化数据中心空间利用率。
- 定制变压器： 支持针对特定运营需求的定制解决方案。
不断变化的数据中心配电需求
随着人工智能和高性能计算 (HPC) 工作负载重塑数据中心，配电系统也必须随之发展，需要更大的电源模块、灵活的配置和定制的解决方案。现代功率密度正在突破传统的界限，需要：
- 增强电源质量管理： AI 工作负载可能导致功率瞬变， 高达计算集群稳态最大功率水平的 150%。保持向敏感设备稳定、清洁的电力输送对于避免中断至关重要。
- 复杂的谐波滤波： 谐波产生的电噪声可能导致 过热和设备故障。
- 电压输送选项更加灵活： AI 和 HPC 数据中心通常 在整个设施中具有不同的负载，需要灵活的电压配置以保持效率和可靠性。
- 改进的故障隔离能力： 需要先进的机制 来最大限度地减少维护或故障情况下的停机时间。
适用于现代数据中心的企业 PDU 解决方案
配电单元定制在广泛的制造能力和专业知识的支持下才能有效发挥作用。经验与创新在此背景下至关重要地交织在一起。凭借悠久的变压器制造历史以及整合的研发和产品管理团队，这些解决方案的快速发展和规模化实施是可以实现的：
- 定制变压器绕组： 实现最佳性能并与各种数据中心环境兼容。这种定制对于满足人工智能和高性能计算应用的独特电源需求至关重要。
- 全面的测试设施：模拟真实负载条件，在部署前对定制PDU的性能和可靠性进行严格评估。此过程旨在测试产品在严苛的AI/HPC数据中心环境中的运行能力。
- 数十年的质量控制： 保持定制 PDU 的可靠性和效率的最高标准。
拥抱数据中心的未来
人工智能和高性能计算 (HPC) 工作负载的迅猛增长， 已将数据中心的配电推向了新的转折点。为了适应不断变化的电力需求并保持可靠性，需要量身定制的解决方案，而日益增长的复杂性也推动了对精确度的需求。工程专业知识和灵活的制造工艺使配电系统能够提供可扩展性、高效率和不间断的运行。
Vertiv 致力于创新和卓越，使我们能够应对人工智能驱动的数据中心格局带来的挑战和机遇。凭借深厚的工程专业知识和灵活的制造能力，我们的定制能力能够精准适应独特的需求。—从稳定的电力输送到谐波滤波和灵活的电压配置—提高可靠性并最大限度地减少停机时间。
