ABB：AI数据中心电力保护报告（18页）.pdf

1、 ABB AI数据中心电力保护 2 ABB AI数据中心电力保护 目录 3 目录 执行摘要 4 1.引言：何为“AI就绪”5 2.理解AI负载特性 6 3.实际测试与验证 9 4.UPS系统性能与组件耐久性 11 5.用于大规模AI部署的中压UPS 13 6.结论与未来展望 16 行动倡议 17 4 ABB AI数据中心电力保护 执行摘要 随着人工智能（AI）工作负载的复杂性和强度持续攀升，数据中心对其电力基础设施提出了前所未有的要求。传统UPS（不间断电源）系统专为稳态负载设计和优化，如今却面临AI计算周期动态性高、变化剧烈特性的挑战。其中包括空闲与峰值负载间的快速切换以及频繁的过载事件。本

2、白皮书深入探讨了ABB通过其低压（LV）和中压（MV）UPS系统应对这些挑战的独特方案。这些专为AI就绪设计并经过测试的系统，凭借其先进特性脱颖而出。我们以实际案例研究、实验室模拟及组件级分析为基础，展示了ABB MegaFlex和HiPerGuard UPS系列如何助力新一代AI数据中心实现可靠、高效且可持续的运营。1.引言：何为“AI就绪”5 1.引言：何为“AI就绪”“AI就绪”一词正迅速成为数据中心设计的基准，但从电力基础设施角度来看，它意味着什么？AI工作负载（尤其是涉及大规模模型训练和推理的负载，如LLM、计算机视觉、生成式AI）呈现出“非线性”、脉冲式的功耗模式。其中包括：动态负

3、载周期：毫秒级内从低功率需求快速切换至高功率需求。过载峰值：短时尖峰超出100%的UPS额定容量。高可变性：负载特性因芯片架构、软件堆栈及冗余配置差异显著。这些特性对UPS及上游系统（如电网和发电机）造成巨大压力，而传统设计可能无法应对此类波动。ABB的解决方案是专为AI设计的新一代低压（LV）与中压（MV）UPS系统。凭借先进的控制逻辑、实时负载模拟技术，以及对IEC 62040-3 Class 1标准的严格遵循，ABB正在重新定义如何为AI数据中心提供具有弹性、可扩展性且面向未来的电力保障。6 ABB AI数据中心电力保护 2.理解AI负载特性 AI工作负载与传统IT负载存在本质差异。其功

4、耗更高且更不稳定，根源在于AI计算周期的特性。要设计真正AI就绪的电力基础设施，必须理解AI负载行为的两大关键要素：动态负载周期与过载峰值。动态负载周期 AI系统，特别是基于GPU（图形处理单元）或定制加速器的系统，其运行呈现高强度和低强度计算之间的周期性交替：空闲/低负载：数据预处理、内存访问或等待I/O时，功率需求可降至UPS容量的40%或更低；高强度负载：模型训练或推理期间，需求可在数毫秒内飙升至UPS容量的90%以上。这种每隔数秒便在空载与满载间快速切换的动态波形，对UPS维持电压稳定与能效的能力提出了严峻挑战。图1 动态负载周期特性 2.理解AI负载特性 7 过载峰值 除动态周期外，

5、AI工作负载还会产生超过UPS额定容量100%的短时过载峰值。这些峰值具有以下特征：通常与并行处理突发或冗余架构相关。持续时间可达毫秒级但会反复出现。对UPS逆变器、整流器及直流链路组件造成压力。不间断电源系统必须在不影响性能或触发旁路模式的前提下，有效吸收这些峰值电流-这一要求已超出常规负载处理能力范畴。图2 过载峰值特性 叠加负载特性：真实场景的复杂性 实际运行中，AI数据中心呈现动态周期与过载峰值叠加的混合负载特征。例如：运行大型语言模型的服务器集群，其负载会在50%至90%区间内以数秒为周期持续振荡。同时，在进行分布式训练同步时，它可能产生120%的负载尖峰。ABB基于真实客户配置文件

6、（包括采用最新一代GPU的案例）的测试证实：UPS系统必须在此类复合条件下通过验证，才能视为具备AI负载适配能力。图3 实际动态周期与过载峰值叠加特性 负载特性 电流限值 电源（kW）时间s 幅度a.u.时间s 8 ABB AI数据中心电力保护 控制逻辑 用户界面 AI负载 上游影响：从芯片到电网 AI负载行为不仅影响UPS，还会向上游电网或发电机传导：动态波动可能导致电压与频率不稳定。过载峰值可能超出发电机响应能力。负载构成（AI与非AI负载比例）及UPS冗余架构将影响此类效应的强度。ABB 的 MegaFlex DPA 和 HiPerGuard 等UPS系统专为抑制此类功率反射而设计，可保