قطع خط برق در حوالی واشنگتن؛ بیش از 3 گیگاوات بار دیتاسنترها یکجا قطع شد و نوسان ولتاژ تا شیکاگو ثبت شد
در هفته جاری، قطع یک خط انتقال برق در حوالی واشنگتن دیسی باعث شد شبکه برق PJM برای بیش از 10 دقیقه ناپایدار شود — وضعیتی که معمولاً باید در عرض چند ثانیه جبران شود. آنچه این رویداد را غیرمعمول کرد، قطع تقریباً همزمان بیش از 3 گیگاوات بار از مجموعهای از دیتاسنترها بود که باعث افزایش ناگهانی ولتاژ از شمال ویرجینیا تا شیکاگو شد. دادههای جمعآوریشده توسط Ting Labs، شرکتی که شبکهای از حسگرهای IoT را در پریزهای برق خانگی و صنعتی نصب میکند، نوسان ولتاژ را در گستره وسیعی ثبت کردهاند.
جزئیات فنی و زمانبندی رویداد
– مطابق دادههای PJM، حدود 3.1 گیگاوات بار در ظرف حدود 30 ثانیه از شبکه حذف شد. در حداکثرِ این اختلال، شبکه با حدود 3.49 گیگاوات اضافه برق مواجه شد و ثبات کامل شبکه تقریباً 11 دقیقه زمان برد.
– این بار معادل حدود 3٪ تقاضای کل PJM در آن زمان بود (منبع: رویترز). هرچند چند درصد بهنظر کم میآید، اما شبکه برق باید در تعادل تقریباً کامل بین عرضه و تقاضا عمل کند؛ هر انحراف ناگهانی میتواند ولتاژ را دچار افت یا افزایش کند و منجر به فعال شدن مکانیزمهای حفاظتی شود.
چرا دیتاسنترها یکباره از شبکه خارج شدند؟
دیتاسنترها هنگام احساس نوسان ولتاژ معمولاً بلافاصله به منابع پشتیبان (ژنراتورها یا UPS) سوئیچ میکنند. در این حادثه، محرک اولیه یک خط انتقال معیوب بود که باعث افت ولتاژ شد؛ در نتیجه تعداد زیادی از دیتاسنترهای همجوار تقریباً همزمان بار خود را از شبکه برداشتند و با خروج همزمان این بارها، عرضه نسبت به تقاضا مازاد یافت و ولتاژ افزایش پیدا کرد — مسئلهای که باعث چشمکزدن چراغها در منطقه شد. علی زین بناتوالا از سازمان Independent Electricity System Operator توضیح داد که تصمیم قطع در دیتاسنترها ظرف چند ثانیه و بهصورت تقریباً همزمان گرفته شد و همین همزمانی مشکل را تشدید کرده است.
پیامدها و سابقه
این رویداد یادآور اختلال مشابهی است که دو سال پیش روی شبکه PJM اتفاق افتاد و هشدار میدهد که بدون اصلاح طراحی و هماهنگی، تکرار رویدادها و حتی تشدید آنها محتمل است. در 2024 نیز حدود 60 دیتاسنتر همزمان 1.5 گیگاوات بار را از شبکه جدا کردند. با رشد سریع تقاضای دیتاسنترها — که طبق برآورد Synapse Energy Economics تا 2040 میتواند سهمی معادل 24٪ از بار PJM داشته باشد — ریسک بروز اختلالات گسترده بزرگتر افزایش مییابد.
راهحلها: هماهنگی شبکه و طراحی دیتاسنترها
کارشناسان دو مسیر اصلی را برای کاهش ریسک پیشنهاد میکنند:
1) ایجاد سازوکارهای هماهنگشده برای قطع یا اتصال تدریجی بار: به جای تصمیمگیری همزمان توسط هر مرکز، باید پروتکلهایی طراحی شود تا دیتاسنترها توالیوار و سنجیده واکنش نشان دهند. این رویکرد به مدیران شبکه اجازه میدهد سناریوهای از پیشتعریفشده را اجرا و پایداری را سریعتر بازیابی کنند.
2) افزایش تحمل دیتاسنترها در برابر نوسانات: طراحی و نصب سیستمهایی که دیتاسنتر را پشت یک لایهی یکپارچه از باتریها و تجهیزات تبدیل قدرت قرار میدهد تا از ایجاد پیکها و درههای ناگهانی در بار جلوگیری شود.
نمونهای از راهکار عملی
شرکت ON.Energy محصولی توسعه داده که عملاً یک منبع برق بدون وقفه مقیاسپذیر برای کل کمپهای دیتاسنتر فراهم میکند؛ سیستمی مبتنی بر بانکهای باتری و مبدلهای قدرت پیچیده که دیتاسنتر را بهصورت یک بار یکنواخت به شبکه نشان میدهد. این سامانه میتواند انرژی اضافی شبکه را برای شارژ باتریها استفاده کند و هنگام افت جریان، برق مورد نیاز سرورها و تجهیزات سرمایشی را تأمین نماید تا دیتاسنترها نیازی به قطع اتصال از شبکه نداشته باشند. به گفته ریكاردو دِ آزِودو، CTO شرکت، این شرکت در حال نصب مجموعاً سه گیگاوات از این سیستمها در چهار کمپ دیتاسنتر است. همزمان برخی اپراتورهای شبکه مثل ERCOT در حال تدوین مقرراتی هستند که بارهای بزرگ را ملزم به «ride-through» یا عبور از اختلالها بدون قطعشدن کنند.
اهمیت برای هوش مصنوعی و آینده محاسبات ابری
دیتاسنترهای مدرن بهویژه مراکزی که برای آموزش مدلهای بزرگ هوش مصنوعی طراحی شدهاند، توان و انعطافپذیری بالایی در مصرف برق نیاز دارند و اغلب بهسرعت بار را بالا یا پایین میبرند. راهحلهای یادشده هم به حفظ پایداری شبکه کمک میکنند و هم امکان اجرای بارهای محاسباتی سنگین مانند آموزش مدلهای AI را بدون ایجاد اختلال در شبکه فراهم میآورند.
جمعبندی
حادثه اخیر در PJM نشان داد که تراکم بالای دیتاسنترها و تصمیمات لحظهای هر مرکز میتواند تأثیر عمیقی بر ثبات شبکه برق داشته باشد. رفع این مشکل نیازمند ترکیبی از مقررات شبکهای، طراحی مقاومتر در سطح دیتاسنتر و پیادهسازی فنآوریهای ذخیرهسازی و مدیریت توان است تا با رشد روزافزون تقاضای محاسباتی، خطر بروز اختلالات گسترده کاهش یابد.