Sự cố đường dây điện làm lộ lỗ hổng lớn của các trung tâm dữ liệu AI và cách khắc phục

Một đường dây điện đã bị hỏng bên ngoài khu vực Washington, DC trong tuần này. Thông thường, lưới điện chỉ cần vài giây để phục hồi sau một sự cố như vậy. Nhưng lần này phải mất hơn 10 phút vì hơn 3 gigawatt tải từ các trung tâm dữ liệu đã ngừng tiêu thụ điện gần như cùng một lúc.

Sự kiện này đã khiến điện áp trên lưới điện PJM tăng vọt từ Bắc Virginia đến Chicago, theo dữ liệu thu thập được từ Ting Labs, một công ty khởi nghiệp vận hành mạng lưới cảm biến IoT thông qua các ổ cắm điện của người dân.

Sự cố không gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng, nhưng đã khiến đèn ở khắp khu vực bị nhấp nháy. Vụ việc cho thấy tác động mà các trung tâm dữ liệu có thể gây ra đối với lưới điện — một kết quả mà các chuyên gia tin rằng sẽ trở nên thường xuyên hơn.

Bắc Virginia, nằm trong phạm vi quản lý của PJM, là nơi tập trung mật độ trung tâm dữ liệu cao nhất thế giới.

“Đây là tín hiệu cảnh báo sớm,” Ricardo de Azevedo, CTO tại ON.Energy, chia sẻ với TechCrunch. Ông nói thêm rằng những sự kiện liên quan đến các tải lớn như trung tâm dữ liệu đang “xảy ra ngày càng nhiều”.

Sự kiện này gợi nhắc đến một vụ việc tương tự xảy ra hai năm trước, cũng trên lưới điện của PJM, và nó có thể là điềm báo cho những sự cố lớn hơn nếu các trung tâm dữ liệu không được xây dựng để xử lý các gián đoạn nguồn điện một cách tinh tế hơn. PJM Interconnection quản lý lưới điện từ New Jersey đến Illinois và phục vụ 67 triệu khách hàng, trở thành nhà vận hành lưới điện lớn nhất tại Hoa Kỳ.

Khi đường dây điện bị hỏng trong tuần này, nó đã kích hoạt các trung tâm dữ liệu chuyển sang nguồn điện dự phòng, và khoảng 3,1 gigawatt tải đã biến mất trong khoảng 30 giây, theo dữ liệu của PJM. Lưới điện dường như đã phục hồi phần nào, nhưng một thời gian ngắn sau đó, các tải bổ sung lại tiếp tục ngắt. Ở mức cao điểm, lưới điện của PJM đã phải chịu thêm 3,49 gigawatt điện dư thừa. Phải mất thêm 11 phút nữa lưới điện mới ổn định trở lại. Theo Reuters, các trung tâm dữ liệu bị ngắt kết nối chiếm khoảng 3% tổng nhu cầu trên lưới PJM vào thời điểm đó.

Một vài phần trăm nghe có vẻ không nhiều, nhưng lưới điện cần phải hoạt động trong trạng thái cân bằng gần như hoàn hảo, với cung và cầu được khớp chặt chẽ. Nếu không, điện áp có thể bị sụt hoặc tăng vọt. Lưới điện và các thiết bị kết nối với nó có thể chịu đựng được những biến động nhỏ, nhưng nếu những biến động đó trở nên quá lớn, chúng sẽ kích hoạt các cơ chế an toàn bên trong lưới điện hoặc bên trong các cơ sở riêng lẻ, khiến chúng tự ngắt kết nối.

Khi các trung tâm dữ liệu ở Bắc Virginia cảm nhận được sự biến động do đường dây điện bị hỏng gây ra, chúng đã chuyển sang nguồn điện dự phòng, làm giảm tải của chúng khỏi lưới điện. Khi ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu thực hiện chuyển đổi, chúng đã loại bỏ một lượng tải lớn hơn khỏi lưới điện. Những gì bắt đầu từ một sự sụt giảm nguồn cung tương đối nhỏ đã trở thành một sự sụt giảm nhu cầu lớn hơn, khiến nguồn cung tăng vọt và làm đèn điện bị nhấp nháy.

Hầu hết các trung tâm dữ liệu đều đưa ra quyết định trong tích tắc, và những trung tâm ngắt kết nối tuần này cũng không ngoại lệ. Ali Zain Banatwala, chuyên gia cấp cao về mô hình thị trường tại Independent Electricity System Operator, nói với TechCrunch rằng khi điện áp sụt giảm chạm đến họ, tất cả đều quyết định ngắt kết nối chỉ trong vòng vài giây sau nhau.

“Chúng ta cần tìm cách để các tải nằm cạnh nhau này có thể ngắt hoặc kết nối lại theo trình tự,” ông nói. Một quy trình có trật tự hơn sẽ cho phép các nhà vận hành lưới điện xây dựng các quy trình mạnh mẽ hơn từ trước.

Thay vào đó, các trung tâm dữ liệu có thể được xây dựng để hấp thụ các gián đoạn thay vì quay lưng lại với chúng. Một công ty khởi nghiệp, ON.Energy, đang phát triển một sản phẩm giúp các trung tâm dữ liệu — và lưới điện — vượt qua các sự kiện như những gì đã xảy ra trong tuần này.

Công ty đã phát triển một hệ thống lưu điện liên tục (UPS) cho toàn bộ khuôn viên trung tâm dữ liệu, không chỉ bao gồm máy chủ mà còn cả hệ thống làm mát và các thiết bị khác. Về cơ bản, công ty giấu trung tâm dữ liệu phía sau một dãy pin được kết nối với thiết bị chuyển đổi điện năng tinh vi. Tất cả những gì lưới điện “nhìn thấy” là một tải ổn định, hoạt động tốt thay vì các đỉnh và đáy 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 công việc tính toán, bao gồm cả đào tạo AI, mà không làm ảnh hưởng đến lưới điện.

Quan trọng hơn, điều đó cũng có nghĩa là các trung tâm dữ liệu có thể hấp thụ các biến động điện năng từ lưới điện. Thay vì ngắt kết nối khỏi lưới điện, hệ thống của ON.Energy có thể sử dụng bất kỳ nguồn điện dư thừa nào để sạc pin, và nếu dòng điện giảm, hệ thống có thể cung cấp điện cho các máy chủ. Thêm vào đó, nó có thể phản ứng theo lưới điện trong vòng vài mili giây, ngăn chặn tình trạng sụt hoặc tăng áp như những gì đã gây ra vấn đề cho PJM trong tuần này.

De Azevedo cho biết ON.Energy hiện đang lắp đặt tổng cộng 3 gigawatt hệ thống của mình tại bốn khuôn viên trung tâm dữ liệu khác nhau.

Các nhà quản lý lưới điện cũng đã nhận thức được vấn đề này.

Ví dụ, ERCOT sẽ yêu cầu các tải lớn như trung tâm dữ liệu phải có khả năng “vượt qua” (ride through) các gián đoạn, de Azevedo cho biết.

Tuy nhiên, thời gian không còn nhiều. Việc ngắt kết nối hàng loạt trong tuần này lớn gấp đôi so với sự kiện tương tự vào năm 2024, khi 60 trung tâm dữ liệu đồng loạt ngắt kết nối, rút 1,5 gigawatt tải khỏi lưới điện. Vào thời điểm đó, theo Synapse Energy Economics, các trung tâm dữ liệu chiếm khoảng 6% tải của PJM. Đến năm 2040, con số này dự kiến sẽ chiếm 24%. Nếu vấn đề không sớm được giải quyết, tình hình có thể trở nên tồi tệ hơn nhiều.

Khi bạn mua hàng thông qua các liên kết trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi có thể nhận được một khoản hoa hồng nhỏ. Điều này không ảnh hưởng đến tính độc lập trong biên tập của chúng tôi.