أدى التوسع السريع في نماذج اللغات الكبيرة والذكاء الاصطناعي التوليدي إلى طفرة بناء عالمية لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي (AIDCs). تعمل مجموعات وحدات معالجة الرسومات الضخمة دون توقف على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في استهلاك الكهرباء. وتواجه إمدادات الطاقة الحرارية التقليدية الآن ثلاث اختناقات رئيسية: تشديد القيود على الانبعاثات الكربونية، وارتفاع تكاليف الطاقة، وتأخر توسيع قدرة الشبكة.
تشترك الطاقة الكهروضوئية و AIDCs في منطق طبيعي متبادل المنفعة. فمن ناحية، توفر الطاقة الكهروضوئية كهرباء منخفضة-من الكربون إلى مجموعات الحوسبة{2}}عالية الكثافة لتلبية متطلبات الامتثال للكربون وخفض تكاليف التشغيل. من ناحية أخرى، تحافظ AIDCs على طلب مستقر وصارم على الطاقة على مدار الساعة، مما يؤدي بشكل مثالي إلى حل نقاط الضعف الطويلة الأمد في صناعة الطاقة الكهروضوئية مثل فائض الطاقة في منتصف النهار، والتوليد الصفري في الليل، وتقليص الطاقة المتجددة. يؤدي هذا إلى إنشاء-دورة صناعية مغلقة تربط بين توليد الطاقة واستهلاك الحوسبة.
مشاريع AIDC للطاقة الكهروضوئية النموذجية العالمية
أمريكا الشمالية
تستضيف أمريكا الشمالية أكبر تجمع في العالم لقدرات حوسبة الذكاء الاصطناعي. قامت Google وAWS وMeta بنشر مرافق دعم الطاقة الكهروضوئية بشكل شامل، مع اعتماد نموذجين رئيسيين: اتفاقيات شراء الطاقة (PPAs) طويلة الأمد- ومحطات الطاقة الكهروضوئية-التخزينية الذاتية-.
1.جوجل
أطلقت Google مشروعًا مخصصًا للطاقة الكهروضوئية بقدرة 1 جيجاوات في تكساس، يجمع بين محطتي الطاقة الكهروضوئية بقدرة 805 ميجاوات ومحطة موستانج كريك بقدرة 195 ميجاوات بموجب اتفاقية شراء الطاقة الخضراء لمدة 15-عامًا. سيقوم المشروع بتوليد 28 تيراواط ساعة من الكهرباء خلال مدة العقد لتزويد مجموعات AIDC بالكامل للتدريب على النماذج الكبيرة في تكساس. وفي الوقت نفسه، أكملت Google عملية الاستحواذ على 2.2 جيجاوات من الأصول الكهروضوئية التشغيلية وتحت الإنشاء-بالإضافة إلى 2.4 جيجاوات من تخزين الطاقة. تعمل محطاتها الكهروضوئية-المبنية ذاتيًا على تغذية حدائق AIDC مباشرة في فيرجينيا وتكساس، وهي مجهزة بنظام تخزين تيار مباشر عالي الجهد (HVDC) -بجهد 800 فولت. يعمل تخزين الطاقة على استقرار تقلبات الطاقة اللحظية لمجموعات وحدة معالجة الرسومات، مما يلغي الاعتماد على شهادات الطاقة المتجددة المشتراة (RECs) ويتيح إمداد الطاقة الكهروضوئية بالاكتفاء الذاتي لأحمال عمل الحوسبة.
https://datacenters.google/intl/zh-CN_ALL/operating-بشكل مستدام/
2.أمازون أوس
تخطط AWS لمشروع تخزين طاقة بقدرة 1.2 جيجاوات بالإضافة إلى 1.2 جيجاوات في الساعة في ولاية أوريغون لخدمة مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي المحلية حصريًا. يتم دعم مجمع Reno AI للحوسبة في ولاية نيفادا من خلال مصفوفة كهروضوئية مثبتة على الأرض بقدرة 600 ميجاوات مع تخزين طاقة مطابق، حيث تغطي الطاقة الكهروضوئية 70% من الطلب على الطاقة أثناء النهار لأحمال الحوسبة السائلة المبردة. من خلال الاستفادة من أشعة الشمس الصحراوية الوفيرة لخفض نفقات الكهرباء، تستهدف AWS الوصول إلى نسبة طاقة كهروضوئية خضراء تزيد عن 75% في جميع أنحاء المتنزه.
3. ميتا
مركز بيانات الذكاء الاصطناعي الذي يعمل بالطاقة الكهروضوئية بالكامل لشركة Meta في هانتسفيل، ألاباما، يعمل بكامل طاقته. وباستثمارات إجمالية تبلغ 1.5 مليار دولار أمريكي، تعد المنشأة بمثابة قاعدة التدريب الأساسية لسلسلة نماذج Llama الكبيرة. مدعومًا بمحطة طاقة كهروضوئية -مخصصة على الأرض، يعمل الموقع بالكامل بالطاقة المتجددة التي تهيمن عليها الطاقة الكهروضوئية، مما يحقق معدل PUE منخفضًا يصل إلى 1.12. يعمل توليد الطاقة الكهروضوئية في-الموقع على تعويض أحمال الحوسبة أثناء النهار بشكل كامل.
https://www.cnbeta.com.tw/articles/tech/1475214.htm
4. حرم الحوسبة العملاق المستقل
سيعمل مركز Delta Gigasite في ولاية يوتا، وهو مركز حوسبة فائقة بقدرة إجمالية تبلغ 10 جيجاوات، على نشر 280 ميجاوات من الطاقة الكهروضوئية الصحراوية المقترنة بتخزين الطاقة -طويل الأمد. تم تصميم Desert PV للوفاء بمعايير GW-Scale AI Factory من NVIDIA، وستعمل كمصدر الطاقة الأساسي أثناء النهار لتقليل تكلفة الطاقة الإجمالية لعمليات الحوسبة بشكل كبير.
الشرق الأوسط
نظرًا لتمتعها بإشعاع شمسي مكثف، قامت منطقة الشرق الأوسط ببناء بنية تحتية معيارية لحوسبة الكربون صفر-تتركز على وحدات كهروضوئية بحجم-جيجاواط مقترنة بوحدات تخزين طويلة الأمد-جيجاواط في الساعة-. تخطط أبو ظبي، الإمارات العربية المتحدة، لإنشاء منشأة كهروضوئية كبيرة بقدرة 5.2 جيجاوات-مقترنة بتخزين طويل الأمد بقدرة 19 جيجاوات-، مما يوفر 1 جيجاوات ثابتة من الكهرباء المستقرة حصريًا لأجهزة الكمبيوتر العملاقة المحلية التي تعمل بتقنية الذكاء الاصطناعي.
من خلال استخدام مصفوفة كهروضوئية-كبيرة الحجم بالإضافة إلى تصميم سعة تخزينية-كبيرة، يمنح النظام الأولوية لإمدادات الطاقة الكهروضوئية المباشرة لمجموعات الحوسبة خلال ساعات ذروة ضوء الشمس، بينما يتم تخزين الكهرباء الزائدة لتفريغها على مدار-الساعة بعد حلول الظلام. بفضل موثوقية مصدر الطاقة بنسبة 99.6%، يعد هذا أول مشروع AIDC -كبير الحجم في العالم قادر على توصيل الطاقة بشكل مستدام على مدار 24 ساعة من الطاقة الكهروضوئية والتخزين، ودعم النماذج الكبيرة العامة والحوسبة الذكية لقطاع النفط والغاز.
الصين
بدعم من وفرة موارد الصحراء وغوبي الكهروضوئية واستراتيجية نقل الحوسبة الوطنية من الشرق-إلى-الغرب، طورت الصين أكبر مجموعة في العالم من مراكز البيانات الذكية المدعومة بالإمداد الكهروضوئي المباشر، وتنقسم إلى ثلاثة نماذج قابلة للتكرار: خطوط جهد عالية- مخصصة من قواعد كهروضوئية صحراوية كبيرة-، وأنظمة كهروضوئية موزعة على الأسطح والجبل، ومصدر متكامل-شبكة-تحميل-تخزين شبكات صغيرة.
Zhongwei، Ningxia: أول مركز للحوسبة السائلة في الصين-مبرد بتقنية الذكاء الاصطناعي مع إمداد مباشر بالطاقة الكهروضوئية بنسبة 100%
تم تشغيله في مايو 2026. ويتم دعم المركز بمحطة طاقة جوبي الكهروضوئية بقدرة 500000 كيلووات متصلة بغرف الحوسبة عبر خط نقل مخصص بقدرة 220 كيلوفولت للقضاء على خسائر عبور الشبكة. مع عشرات الآلاف من قدرة الحوسبة PetaFLOPS التي تدعم تدريب النماذج الكبيرة لـ Tencent وMeituan Cloud، تولد المنشأة 1.2 مليار كيلوواط ساعة من الكهرباء الكهروضوئية سنويًا وتحقق PUE يبلغ 1.15، مما يجعلها بمثابة مشروع توضيحي رسمي وطني للحوسبة المنسقة وتوليد الطاقة.
2.Sanjiangyuan Green Power Computing Park، تشينغهاي (بالتعاون مع Alibaba Cloud)
تدمج الحديقة الطاقة الكهروضوئية الموزعة على السطح مع قواعد Gobi الكهروضوئية الخارجية، مما يشكل شبكة صغيرة لتخزين طاقة الرياح -الشمسية- يتم إمدادها بالكامل بالطاقة المتجددة. تستمد مجموعة الحوسبة الخاصة بها والتي يبلغ عددها 150.000 بيتافلوبس 85% من طاقتها النهارية من الطاقة الكهروضوئية؛ يتم تخزين فائض الكهرباء للحفاظ على أعباء عمل استدلال الذكاء الاصطناعي دون انقطاع بين عشية وضحاها.
3.مركز شاوقوان للحوسبة في منطقة قوانغدونغ-هونج كونج-منطقة خليج ماكاو الكبرى
تفرض السياسات المحلية نسبة لا تقل عن 80٪ من الطاقة الخضراء الكهروضوئية لجميع مراكز AIDC المبنية حديثًا. توفر الطاقة الكهروضوئية الجبلية المقترنة بتخزين الطاقة طاقة مخصصة لمجموعة حوسبة الذكاء الاصطناعي - الحاملة من Tencent، بينما أطلقت شركة Huawei برنامجًا تجريبيًا متكاملاً للحوسبة الكهروضوئية-التخزين-. تتوافق الأنظمة الكهروضوئية المركبة على السطح والأرض -الموزعة التكميلية مع متطلبات الطاقة المتقلبة لمجموعات وحدة معالجة الرسومات عالية الكثافة.
أربعة نماذج رئيسية لنشر الطاقة الكهروضوئية لبلدان الإيدز النامية بناءً على الممارسات العالمية
قامت المشاريع العالمية بتوحيد أربعة نماذج نشر للطاقة الكهروضوئية قابلة للتكرار لـ AIDCs، وقابلة للتكيف مع الموارد الإقليمية المختلفة، ومقاييس الحوسبة، وظروف البناء:
1.أرضية-كبيرة الحجم-مثبتة بالطاقة الكهروضوئية الصحراوية مع خطوط نقل مباشرة مخصصة (مفضلة لمجمعات الحوسبة ذات الحجم الكبير-)
يتم إنشاء محطات الطاقة الكهروضوئية-بحجم جيجاوات في الأراضي القاحلة في غرب الصين والشرق الأوسط وغرب الولايات المتحدة، وهي متصلة بجامعات الحوسبة عبر خطوط حصرية ذات جهد عالي 220 كيلو فولت / 500 كيلو فولت{3}}. يؤدي تجاوز تحويل الجهد الكهربي متعدد-المراحل على الشبكات العامة إلى تقليل خسائر النقل بنسبة تزيد عن 30% وتقليل تكاليف الكهرباء المتساوية بشكل كبير. وتشمل المشاريع التمثيلية مركز Zhongwei للحوسبة، ومركز الحوسبة الفائقة في أبو ظبي للذكاء الاصطناعي، وDelta Gigasite في ولاية يوتا.
المزايا: قدرة هائلة على توليد الطاقة، وسعر ثابت للكهرباء، والقدرة على دعم عشرة-آلاف-وحدة معالجة الرسومات فائقة-مجموعات النطاق.
القيود: يتطلب أراضٍ خاملة واسعة النطاق، وهو أمر غير ممكن في المراكز الحضرية الكثيفة.
2.اتفاقيات شراء الطاقة الكهروضوئية طويلة الأمد (المفضلة للتوسع السريع بواسطة عمالقة الإنترنت)
يوقع مشغلو أجهزة الكمبيوتر عقود طاقة طويلة الأجل مدتها 10-15-عامًا مع مطوري الطاقة الجدد لتأمين كميات الطاقة الكهروضوئية الثابتة دون بناء محطات طاقة مستقلة، مما يجعلها مثالية لتوسيع قدرة الحوسبة بسرعة. المشاريع التمثيلية: مشروع Google's Texas PV وحرم Meta's Huntsville للحوسبة.
المزايا: نفقات رأسمالية منخفضة مقدمًا وجدول زمني قصير للبناء.
القيود: سيطرة مستقلة محدودة على مصدر الطاقة؛ شهادات الطاقة المتجددة التكميلية مطلوبة لتحقيق أهداف الكربون.
3.في-الطاقة الكهروضوئية الموزعة في الموقع + تخزين الطاقة على نطاق متوسط-(للمناطق الصغيرة-إلى-مراكز البيانات الحضرية المتوسطة الحجم)
يتم تركيب الألواح الكهروضوئية على أسطح مراكز البيانات ومواقف السيارات، مقترنة بمستوى تخزين الطاقة -ميغاواط في الساعة لتشكيل شبكات صغيرة في الحرم الجامعي كطاقة تكميلية للشبكات البلدية، بما يلبي متطلبات نسبة الطاقة المتجددة المحلية. المشاريع التمثيلية: مركز الحوسبة في منطقة خليج شاوقوان الكبرى، ومراكز حوسبة استدلال الحافة الحضرية الصغيرة.
المزايا: متطلبات مرنة للأراضي وعمليات موافقة مبسطة.
القيود: خرج طاقة محدود، يغطي فقط 30%-60% من أحمال الحوسبة أثناء النهار.
4.مغلق-مصدر متكامل للحلقة-شبكة-تحميل-شبكات تخزين صغيرة (مشاريع كربون رئيسية صفرية-):
يتم تخطيط وبناء مجمعات الطاقة الكهروضوئية، وتخزين الطاقة، وتحويل الطاقة، والحوسبة بشكل متزامن باستخدام نظام أساسي للتوزيع الذكي يعتمد على الذكاء الاصطناعي، مما يشكل حلقة مغلقة تمامًا من توليد الطاقة الكهروضوئية، والتخزين المؤقت لتخزين الطاقة، واستهلاك الحوسبة التي يمكن تشغيلها خارج الشبكة-بنسبة 100% تقريبًا على-الاكتفاء الذاتي-في الموقع. المشاريع التمثيلية: Pantheon AI Campus في كرواتيا، وSanjiangyuan Computing Park في تشينغهاي.
المزايا: أداء مثالي لخفض الكربون، وأهلية حلاقة ذروة الشبكة وموازنة الطاقة.
القيود: الاستثمار الكبير في الأصول ودورة البناء الشاملة الممتدة.
تقنيات الحوسبة-التخزين الكهروضوئية المتكاملة الأساسية-: حل حالات عدم التطابق بين توليد الطاقة الكهروضوئية وطلب الحوسبة
تتعارض متقطعة الطاقة الكهروضوئية وتقلبها بطبيعتها مع متطلبات AIDCs لإمدادات طاقة مستقرة وغير منقطعة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. تعمل المشاريع العالمية على تخفيف هذا التوتر من خلال ثلاث ركائز تكنولوجية أساسية: مخازن تخزين الطاقة، وتوزيع الطاقة بقوة 800 فولت تيار مستمر عالي الجهد، والتوزيع التعاوني للذكاء الاصطناعي لأصول الحوسبة والطاقة.
تخزين الطاقة الإلزامي كمخزن مؤقتالناقل:
تعمل جميع مراكز AIDC ذات الطاقة الكهروضوئية-الميغاواط على نشر تخزين الطاقة لإنشاء آلية مطابقة للوقت-: تعطي الطاقة الكهروضوئية الأولوية لمجموعات وحدة معالجة الرسومات أثناء ساعات ضوء الشمس، بينما يتم تخزين الطاقة الفائضة؛ تفريغ التخزين بكامل طاقته لتحمل الأحمال الكاملة بعد حلول الظلام. يستخدم مشروع أبو ظبي 19 جيجاوات في الساعة من التخزين طويل الأمد-، وهو قادر على الحفاظ بشكل مستقل على 1 جيجاوات من طاقة الحوسبة لمدة 19 ساعة دون انقطاع. عادةً ما تنشر المشروعات الصينية المحلية وحدات تخزين بسعة تتراوح من 4 إلى 8 ساعات للتخلص من مخاطر انقطاع التيار الكهربائي لأحمال عمل الحوسبة.
مدمج 800 فولت HVDC PV -توزيع طاقة التخزين
يعاني التوزيع التقليدي للتيار المتردد (AC) من فقدان كبير للطاقة وتوافق محدود مع أحمال الحوسبة عالية الكثافة-. يعتمد الجيل التالي من - AIDCs عالميًا بنية تيار مباشر بقوة 800 فولت، حيث تتصل المصفوفات الكهروضوئية وتخزين الطاقة وأحمال الحوسبة المبردة السائلة - مباشرة عبر روابط التيار المباشر. يؤدي هذا إلى التخلص من دورات تحويل التيار المتردد-المتكررة، مما يقلل إجمالي فقدان الطاقة بنسبة تزيد عن 15% مع تمكين الاستجابة السريعة لارتفاعات طاقة وحدة معالجة الرسومات اللحظية أثناء التدريب على النماذج الكبيرة.
منصة الإرسال التعاونية للذكاء الاصطناعي للحوسبة وأصول الطاقة
تعمل خوارزميات الذكاء الاصطناعي المضمنة داخل النظام الأساسي على إنشاء تنبؤات في الوقت الفعلي لمخرجات الطاقة الكهروضوئية ومنحنيات حمل الحوسبة، وضبط شحن وتفريغ طاقة التخزين ديناميكيًا لمواءمة توليد الطاقة الكهروضوئية وطلب الحوسبة على مستوى الدقة-. رسوم التخزين أثناء أحمال الحوسبة المنخفضة وعمليات التفريغ أثناء ذروة الطلب؛ ويمكن تغذية الطاقة الكهروضوئية الزائدة مرة أخرى إلى الشبكة للمشاركة في عمليات محطات الطاقة الافتراضية، مما يوفر فوائد مزدوجة تتمثل في انخفاض نفقات الكهرباء والإيرادات الإضافية من الطاقة الفائضة. تتطور أنظمة AIDC من أحمال الطاقة التقليدية-عالية الاستهلاك إلى موارد مرنة قابلة للتعديل لنظام الطاقة الجديد.
خاتمة
على خلفية مزدوجة من أهداف حيادية الكربون العالمية والنمو الهائل في البنية التحتية لحوسبة الذكاء الاصطناعي، تطورت الطاقة الكهروضوئية الخضراء من منشأة مساعدة اختيارية إلى أساس أساسي للطاقة يدعم التنمية المستدامة للذكاء الاصطناعي. مشاريع -عالمية حقيقية-من برامج شراء الطاقة الكهروضوئية طويلة الأمد-التي يديرها عمالقة التكنولوجيا في أمريكا الشمالية، إلى مراكز الحوسبة الفائقة للتخزين الكهروضوئية الصحراوية-بنطاق جيجاوات-في الشرق الأوسط، ومليون-كيلووات مباشرة-تزود مجموعات الحوسبة الكهروضوئية ضمن نقل الحوسبة من شرق الصين-إلى-غربها تتحقق المبادرة- بشكل كامل من الجدوى الفنية والجدوى الاقتصادية لنموذج الحوسبة -التخزين- الكهروضوئي المتكامل.
ومع التقدم التكنولوجي المستمر في تخزين الطاقة، وتوزيع الطاقة ذات الجهد العالي المستمر، والتوزيع الذكي، إلى جانب السياسات العالمية الناضجة للحوسبة المنسقة والطاقة المتجددة، ستكون الطاقة الكهروضوئية مدمجة بعمق في البنية التحتية لحوسبة الذكاء الاصطناعي في جميع أنحاء العالم. سيؤدي هذا التحول إلى حل التحدي المزدوج المتمثل في انبعاثات الكربون المرتفعة والتكاليف التشغيلية المفرطة لمنشآت الحوسبة، مع فتح سوق نمو جديد بقيمة تريليون-دولار لصناعة الطاقة الكهروضوئية. في نهاية المطاف، سيقود هذا التقدم التآزري بين الاقتصاد الرقمي وتحول الطاقة العالمية، مما يضع الأساس لنظام بيئي صناعي عالمي مستدام للذكاء الاصطناعي خالي من الكربون.
