Pin mới của Toshiba có thể giúp trung tâm dữ liệu AI “chịu đòn” điện năng tốt hơn

Các trung tâm dữ liệu cần hệ thống lưu trữ năng lượng công suất cao để quản lý khối lượng công việc biến động. Ảnh: Getty.

DIMAAG-AI và Toshiba đang phát triển một nền tảng pin mới nhằm xử lý những biến động công suất rất nhanh tại các trung tâm dữ liệu AI, đồng thời cung cấp nguồn điện dự phòng và hỗ trợ ổn định lưới điện.

Hai công ty kết hợp pin lithium titan oxit (LTO) SCiB của Toshiba với ZettaWatt Power Platform của DIMAAG, một hệ thống tích hợp lưu trữ năng lượng, chuyển đổi công suất và các cơ chế điều khiển theo thời gian thực.

Hệ thống được thiết kế để có thể sạc và xả liên tục ở mức 10C, với tuổi thọ mục tiêu trên 10 năm. Nó cũng có khả năng làm phẳng các biến động công suất theo chu kỳ do khối lượng công việc tính toán gây ra, đưa mức dao động mà lưới điện “nhìn thấy” xuống dưới 1%.

Toshiba cho biết hơn 100 triệu cell SCiB đã được xuất xưởng kể từ năm 2010. Điều này mang lại cho công nghệ pin này hơn một thập niên kinh nghiệm vận hành thực tế, nền tảng mà hai công ty muốn tận dụng cho các ứng dụng trung tâm dữ liệu có tần suất sạc-xả cao.

Pin xử lý những biến động công suất nhanh

Nhu cầu về các hệ thống như vậy xuất phát từ sự thay đổi trong cách các cơ sở điện toán lớn tiêu thụ điện. Không giống những phụ tải truyền thống, khối lượng công việc của máy tính có thể khiến mức tiêu thụ điện tăng hoặc giảm rất nhanh, tạo ra thách thức cho cả trung tâm dữ liệu lẫn lưới điện.

Nền tảng ZettaWatt của DIMAAG sử dụng kiến trúc mô-đun từ lưới điện tới nguồn 800 VDC để quản lý những thay đổi này. Khi một khu tổ hợp trung tâm dữ liệu được mở rộng, nhiều mô-đun có thể được triển khai song song để đáp ứng nhu cầu tăng thêm.

Nền tảng này được thiết kế cho nhiều chức năng vượt ra ngoài nhiệm vụ cung cấp điện dự phòng thông thường, trong đó có làm mượt phụ tải, duy trì hoạt động khi điện áp lưới bị sụt giảm, đáp ứng nhu cầu phụ tải và hỗ trợ ổn định lưới điện.

Hệ thống pin sử dụng các mô-đun Zenius làm mát bằng phương pháp ngâm và công nghệ active-flow của DIMAAG. Toshiba sẽ cung cấp các cell SCiB, trong khi DIMAAG phụ trách thiết kế, sản xuất và tích hợp toàn bộ hệ thống pin vào nền tảng ZettaWatt.

“Lưu trữ năng lượng trong một trung tâm dữ liệu AI phải làm được nhiều hơn rất nhiều so với việc chỉ duy trì điện trong thời gian mất điện. Hệ thống phải hấp thụ những biến động phụ tải nhanh, hỗ trợ duy trì hoạt động khi lưới điện gặp sự cố, cung cấp điện dự phòng và liên tục đáp ứng các thay đổi mà không trở thành điểm hạn chế của toàn hệ thống”, ông Ian Wright, Giám đốc công nghệ (CTO) của DIMAAG và đồng sáng lập Tesla, cho biết.

Ông nói thêm: “Việc kết hợp công nghệ cell pin SCiB đã được Toshiba chứng minh trong thực tế với các mô-đun Zenius làm mát bằng ngâm và công nghệ active-flow của DIMAAG trong nền tảng ZettaWatt Power Platform mang lại hiệu năng khác biệt cho những yêu cầu công suất lớn và tần suất hoạt động cao của các trung tâm dữ liệu AI.”

Hệ thống điện mở rộng theo nhu cầu

Khả năng hoạt động ở mức 10C là yếu tố then chốt trong thiết kế của hệ thống. Về lý thuyết, tốc độ 10C có nghĩa pin có thể sạc hoặc xả toàn bộ công suất định mức trong khoảng 1/10 giờ, tương đương khoảng 6 phút, trong những điều kiện vận hành được quy định.

Hai công ty cho biết các cell SCiB có thể duy trì cả sạc 10C lẫn xả 10C khi được kết hợp với hệ thống làm mát phù hợp.

Khả năng này được kỳ vọng giúp hệ thống liên tục phản ứng với những thay đổi trong nhu cầu sử dụng điện diễn ra trong thời gian ngắn mà không phải hoàn toàn dựa vào lưới điện.

Theo DIMAAG, nền tảng này cũng đáp ứng các yêu cầu về khả năng duy trì hoạt động khi điện áp thấp (low-voltage ride-through) của ERCOT. Nhờ đó, hệ thống có thể tiếp tục hỗ trợ cơ sở trong một số tình huống lưới điện gặp nhiễu loạn, thay vì lập tức ngắt kết nối.

“Thỏa thuận hợp tác này cho thấy công nghệ SCiB của Toshiba có thể hỗ trợ thế hệ hạ tầng AI tiếp theo thông qua khả năng sạc và xả liên tục ở mức 10C, tuổi thọ chu kỳ đặc biệt cao và thành tích an toàn đã được chứng minh”, ông Greg Mack, Phó chủ tịch cấp cao kiêm Tổng giám đốc bộ phận Điện tử công suất của Toshiba International Corporation, cho biết.

Hai công ty cho biết sự hợp tác sẽ mở rộng ứng dụng lưu trữ năng lượng dựa trên SCiB sang các hệ thống công suất lớn, nơi khả năng sạc-xả thường xuyên, phản ứng nhanh và tuổi thọ vận hành dài là những yếu tố đặc biệt quan trọng.

Tuy nhiên, các tính năng và hiệu năng nói trên vẫn đang trong quá trình thiết kế, thử nghiệm và xác nhận.