Một đường dây điện bị đứt đã phơi bày mối đe dọa đối với lưới điện Hoa Kỳ đối với trung tâm dữ liệu AI

Khi một đường dây điện bên ngoài Washington, D.C. bị sập trong tuần này, lưới điện khu vực thường sẽ phục hồi trong vòng vài giây. Thay vào đó, phải mất hơn 10 phút để ổn định — vì hơn 3 gigawatt trung tâm dữ liệu đã ngừng tiêu thụ điện gần như đồng thời, khiến điện áp tăng vọt trên mạng trải dài từ Bắc Virginia đến Chicago.

Vụ việc, được TechCrunch trình bày chi tiết lần đầu tiên và được chứng thực bởi dữ liệu của PJM Interconnection, đã vạch ra một ranh giới ngày càng gia tăng trong sự bùng nổ AI: các trung tâm dữ liệu khổng lồ cung cấp năng lượng cho trí tuệ nhân tạo có thể gây mất ổn định cho chính mạng lưới mà chúng phụ thuộc vào. Để biết phạm vi phủ sóng cơ sở hạ tầng AI đang diễn ra và phân tích về việc việc xây dựng đang gây căng thẳng cho hệ thống điện như thế nào, các chi tiết dưới đây giải thích lý do tại sao việc mất điện thường xuyên lại trở thành một sự kiện trong khu vực.

Điều gì đã xảy ra trên lưới PJM

Sự cố đường truyền đã kích hoạt phản hồi tự động giữa các trung tâm dữ liệu siêu quy mô tập trung ở Bắc Virginia, nơi tập trung nhiều trung tâm dữ liệu nhất trên thế giới. Theo dữ liệu của PJM do Reuters đưa tin, cảm nhận được sự sụt giảm điện áp, các cơ sở chuyển sang sử dụng nguồn điện dự phòng và khoảng 3,1 gigawatt tải đã biến mất khỏi lưới điện trong khoảng 30 giây.

Lưới điện đã phục hồi một phần, nhưng một thời gian ngắn sau đó các phụ tải bổ sung đã giảm. Vào thời điểm cao điểm, mạng của PJM đang mang thêm 3,49 gigawatt điện mà không có nơi nào để đi. Phải mất thêm 11 phút nữa người vận hành mới đưa hệ thống trở lại trạng thái cân bằng. Các trung tâm dữ liệu bị ngắt kết nối chiếm khoảng 3% tổng nhu cầu về PJM vào thời điểm đó.

Mặc dù sự kiện không gây mất điện nhưng nó khiến đèn khắp khu vực bị nhấp nháy. Dữ liệu được thu thập bởi Ting Labs, một công ty khởi nghiệp vận hành mạng cảm biến Internet-of-Things được lắp đặt trong ổ cắm điện của mọi người, cho thấy các xung điện áp lan truyền khắp lãnh thổ. PJM Interconnection quản lý lưới điện từ New Jersey đến Illinois và phục vụ 67 triệu khách hàng, trở thành nhà điều hành lưới điện lớn nhất ở Hoa Kỳ.

Chim hoàng yến trong mỏ than

Các chuyên gia năng lượng cảnh báo rằng sự kiện này là dấu hiệu của những điều sắp xảy ra. Ricardo de Azevedo, giám đốc công nghệ của ON.Energy, nói với TechCrunch: “Đó là con chim hoàng yến trong mỏ than”. Ông nói thêm, các sự kiện liên quan đến tải trọng lớn, tập trung như trung tâm dữ liệu đang “diễn ra ngày càng nhiều”.

Sự việc này gợi lại một sự xáo trộn tương tự xảy ra hai năm trước trên cùng một lưới điện PJM và nó có thể báo trước những sự cố lớn hơn nếu các trung tâm dữ liệu không được thiết kế để xử lý tình trạng gián đoạn điện một cách nhẹ nhàng hơn. Vấn đề cốt lõi là sự cân bằng: lưới điện phải giữ cho cung và cầu gần như khớp nhau một cách hoàn hảo. Khi chúng tách ra xa nhau, điện áp sẽ giảm hoặc tăng đột biến. Lưới điện và các thiết bị được kết nối có thể chịu đựng được những biến động nhỏ, nhưng những biến động lớn hơn sẽ khiến các cơ sở phải ngoại tuyến.

Khi đường dây điện bị đứt gây sụt áp ban đầu, các trung tâm dữ liệu lân cận đều đưa ra quyết định giống nhau trong tích tắc là ngắt kết nối khỏi lưới điện và quay trở lại hệ thống dự phòng của chính họ. Khi mỗi cơ sở ngừng hoạt động, nó sẽ loại bỏ nhiều tải hơn, từ đó đẩy nguồn cung lên cao hơn nữa. Ali Zain Banatwala, chuyên gia mô hình thị trường cấp cao tại Nhà điều hành hệ thống điện độc lập, nói với TechCrunch rằng các cơ sở “tất cả đều quyết định ngắt kết nối trong vòng vài giây với nhau”.

Hệ thống ngắt kết nối phối hợp và 'đi xuyên qua'

Các chuyên gia về lưới điện cho rằng con đường phía trước là làm cho hoạt động của trung tâm dữ liệu trở nên dễ dự đoán hơn khi có sự xáo trộn thay vì cho phép hàng trăm cơ sở phản ứng độc lập cùng một lúc. Banatwala nói: “Chúng tôi cần tìm cách để các tải nằm cạnh nhau này có thể ngắt kết nối hoặc kết nối lại một cách tuần tự”. Một quy trình theo giai đoạn, có trật tự hơn sẽ cho phép các nhà vận hành lưới điện phát triển trước các quy trình mạnh mẽ thay vì phải vật lộn để giải quyết những thay đổi đột ngột.

Một giải pháp thay thế là xây dựng các trung tâm dữ liệu có thể xử lý sự gián đoạn thay vì từ bỏ lưới điện khi điện áp dao động - một khả năng mà ngành này gọi là "đi xuyên qua". ON.Energy là một trong những công ty khởi nghiệp đang phát triển các sản phẩm để hỗ trợ các trung tâm dữ liệu và chính lưới điện, các sự kiện thời tiết giống như sự kiện xảy ra trong tuần này. Thay vì cắt đứt quan hệ ngay lập tức, các hệ thống đi qua sẽ giúp các cơ sở được kết nối đủ lâu để các nhà vận hành lưới điện tái cân bằng cung và cầu.

Tại sao AI khiến vấn đề trở nên tồi tệ hơn

Việc xây dựng AI đang tăng tốc chính xác các điều kiện gây ra sự cố tuần này. Việc đào tạo và vận hành các mô hình ngôn ngữ lớn đòi hỏi lượng điện năng khổng lồ, liên tục và các cơ sở cung cấp năng lượng đó ngày càng tập trung ở một số khu vực có đất đai, cáp quang và điện rẻ. Chỉ riêng Bắc Virginia đã có công suất tính toán hàng nghìn megawatt và hàng đợi yêu cầu kết nối đang chờ xử lý của PJM chủ yếu là các nhà phát triển trung tâm dữ liệu.

Sự tập trung đó có nghĩa là một lỗi cục bộ hiện có thể xếp tầng trên một khu vực nhiều trạng thái. Một vài điểm phần trăm trong tổng nhu cầu nghe có vẻ khiêm tốn, nhưng khi lượng tải đó biến mất sau 30 giây, lưới điện không có thời gian để giảm sản lượng cho phù hợp. Kết quả là nguồn điện dư thừa không còn nơi nào để đi - hình ảnh phản chiếu của tình trạng thiếu điện gây ra tình trạng mất điện luân phiên nhưng không kém phần bất ổn.

Các nhà điều hành và cơ quan quản lý lưới điện hiện đang cân nhắc xem liệu các cơ sở siêu quy mô có nên được đối xử khác với khách hàng công nghiệp thông thường hay không, với các quy định chặt chẽ hơn về tốc độ họ có thể ngắt kết nối và kết nối lại. Khi nhu cầu điện toán AI được dự đoán sẽ tăng lên gấp bội trong những năm tới, nhiệm vụ để có được khuôn khổ đó phù hợp đang tăng lên nhanh chóng.

Đi trước AI

Sự va chạm giữa điện toán AI và lưới điện chỉ mới bắt đầu và sự gián đoạn tiếp theo có thể lớn hơn. Để đọc thêm tin tức về AI và theo dõi cách các nhà điều hành, cơ quan quản lý và công ty khởi nghiệp phản hồi, hãy tiếp tục theo dõi AI Buzz Wire.

Đọc thêm tin tức về AI →