Một đường dây điện đứt hé lộ vấn đề lớn của các trung tâm dữ liệu AI với lưới điện Mỹ

Một sự cố tưởng chừng nhỏ nhặt – đứt một đường dây điện ở ngoại ô Washington DC trong tuần này – lại trở thành lời cảnh báo cho cả ngành điện Mỹ về tác động của các trung tâm dữ liệu AI. Bình thường, lưới điện chỉ mất vài giây để phục hồi sau sự cố kiểu này. Nhưng lần này, quá trình ổn định lại kéo dài hơn 10 phút, vì hơn 3 gigawatt (GW) công suất từ các trung tâm dữ liệu đồng loạt ngừng lấy điện gần như cùng một lúc.

Theo dữ liệu thu thập bởi Ting Labs – một startup vận hành mạng lưới cảm biến IoT gắn trực tiếp vào ổ điện của người dùng – sự cố này khiến điện áp trên toàn lưới điện PJM tăng vọt, ảnh hưởng từ Bắc Virginia cho đến tận Chicago. Sự cố không gây mất điện diện rộng, nhưng đã khiến đèn điện trong khu vực chập chờn nhấp nháy.

Bắc Virginia – “con chim hoàng yến trong mỏ than”

Bắc Virginia, nằm trong vùng phục vụ của PJM, là nơi tập trung mật độ trung tâm dữ liệu cao nhất thế giới. Ông Ricardo de Azevedo, Giám đốc công nghệ (CTO) của ON.Energy, gọi đây là “con chim hoàng yến trong mỏ than” – tức tín hiệu cảnh báo sớm cho một vấn đề lớn hơn sắp xảy ra. Theo ông, những sự cố liên quan đến các tải điện lớn như trung tâm dữ liệu đang “xảy ra ngày càng nhiều”.

PJM Interconnection là đơn vị vận hành lưới điện lớn nhất nước Mỹ, quản lý mạng lưới trải dài từ New Jersey đến Illinois, phục vụ 67 triệu khách hàng. Khi đường dây điện gặp sự cố tuần này, các trung tâm dữ liệu lập tức chuyển sang nguồn điện dự phòng, khiến khoảng 3,1 GW phụ tải biến mất khỏi lưới chỉ trong khoảng 30 giây. Lưới điện có vẻ phục hồi phần nào, nhưng ngay sau đó lại có thêm phụ tải bị ngắt. Ở đỉnh điểm, lưới PJM dư thừa tới 3,49 GW điện, và phải mất thêm 11 phút nữa mới ổn định trở lại.

Theo Reuters, các trung tâm dữ liệu bị ngắt kết nối chiếm khoảng 3% tổng nhu cầu điện của PJM tại thời điểm đó. Con số này nghe có vẻ nhỏ, nhưng lưới điện cần hoạt động ở trạng thái cân bằng gần như tuyệt đối giữa cung và cầu. Nếu mất cân bằng, điện áp có thể sụt giảm hoặc tăng vọt. Lưới điện và các thiết bị kết nối với nó có thể chịu được dao động nhỏ, nhưng nếu dao động quá lớn, các cơ chế an toàn sẽ tự động kích hoạt, khiến thiết bị ngắt kết nối – đúng như những gì đã xảy ra ở Bắc Virginia.

Ông Ali Zain Banatwala, chuyên gia cấp cao về mô hình thị trường tại Independent Electricity System Operator, cho biết hầu hết trung tâm dữ liệu đưa ra quyết định trong tích tắc, và các cơ sở ngắt kết nối tuần này cũng vậy – tất cả đều quyết định ngắt kết nối chỉ trong vòng vài giây kể từ khi phát hiện sụt điện áp. “Chúng ta cần tìm cách để những phụ tải nằm gần nhau này ngắt hoặc kết nối lại một cách tuần tự,” ông nói. Một quy trình có trật tự hơn sẽ giúp các đơn vị vận hành lưới điện xây dựng phương án ứng phó vững chắc hơn từ trước.

Giải pháp: biến trung tâm dữ liệu thành “tấm đệm” cho lưới điện

Thay vì để trung tâm dữ liệu quay lưng với lưới điện mỗi khi có sự cố, một hướng đi khác là xây dựng chúng theo cách có thể tự hấp thụ các gián đoạn. Startup ON.Energy đang phát triển giải pháp theo hướng này: một hệ thống nguồn điện liên tục (UPS) cho toàn bộ khuôn viên trung tâm dữ liệu, bao phủ không chỉ máy chủ mà cả hệ thống làm mát và các thiết bị khác.

Về cơ bản, công ty này “giấu” trung tâm dữ liệu phía sau một dàn pin kết nối với thiết bị chuyển đổi điện tinh vi. Lưới điện chỉ “nhìn thấy” một phụ tải ổn định, hoạt động đều đặn, thay vì những đợt tăng giảm thất thường từ từng bộ phận riêng lẻ của trung tâm dữ liệu. Hệ thống của ON.Energy cho phép các trung tâm dữ liệu tăng giảm khối lượng tính toán, kể cả huấn luyện mô hình AI, mà không gây xáo trộn cho lưới điện.

Quan trọng hơn, hệ thống này cũng giúp trung tâm dữ liệu hấp thụ được các dao động từ phía lưới điện. Thay vì ngắt kết nối, hệ thống của ON.Energy có thể dùng điện dư để sạc pin, và khi nguồn điện sụt giảm thì xả pin ra cung cấp cho máy chủ. Hệ thống này có thể phản ứng theo biến động của lưới điện chỉ trong vài mili giây, ngăn chặn tình trạng sụt/tăng điện áp như đã gây ra sự cố tuần này cho PJM. Theo ông de Azevedo, ON.Energy hiện đang lắp đặt tổng cộng 3 GW hệ thống này tại 4 khuôn viên trung tâm dữ liệu khác nhau.

Vấn đề sẽ chỉ ngày càng nghiêm trọng hơn

Các đơn vị quản lý lưới điện cũng đã bắt đầu để ý đến vấn đề này. Chẳng hạn, ERCOT (đơn vị vận hành lưới điện Texas) sắp yêu cầu các phụ tải lớn như trung tâm dữ liệu phải có khả năng “chịu đựng” (ride through) các gián đoạn thay vì ngắt kết nối ngay lập tức, theo ông de Azevedo.

Tuy nhiên, thời gian không còn nhiều. Sự cố ngắt kết nối hàng loạt tuần này có quy mô gấp đôi một sự cố tương tự vào năm 2024, khi 60 trung tâm dữ liệu đồng loạt ngắt kết nối, kéo theo 1,5 GW phụ tải khỏi lưới điện. Vào thời điểm đó, theo Synapse Energy Economics, các trung tâm dữ liệu chiếm khoảng 6% tổng phụ tải của PJM. Đến năm 2040, con số này được dự báo sẽ tăng lên 24%. Nếu vấn đề không sớm được giải quyết, tình hình có thể trở nên tồi tệ hơn rất nhiều khi làn sóng xây dựng data center phục vụ AI tiếp tục bùng nổ.

Nguồn tham khảo: AI News & Artificial Intelligence | TechCrunch — Biên tập bởi Cà Phê AI.