Güç Sistemlerinin Geçici Hal Kararlılık Analizi için Veri Merkezi Modeli

Özet

Alberto Jimenez-Ruiz ve Federico Milano'nun (University College Dublin) bu arXiv ön baskısı (2025, arXiv:2505.16575), geçici hal kararlılık çalışmaları için dinamik bir veri merkezi yük modeli önerir. Model üç ana bölümden oluşur: sunucular ile şebeke arasındaki ve gerilim veya frekans sapmalarında bağlantıyı kesen, sonra yeniden bağlanan bir UPS (KGK), bir asenkron motor olarak temsil edilen soğutma (chiller kompresörleri ve pompalar) ve yapay zeka eğitim geçici hallerini temsil eden darbeli bir yük.

Model, bağlı veri merkezlerine ilişkin verilerle tüm ada İrlanda iletim sistemine uygulanmıştır. Bağlam olarak, İrlanda'da bir arızanın veri merkezi talebinde 204 MW düşüşe yol açtığı, 0,12 Hz/s frekans değişim hızı (RoCoF) ve 50,22 Hz frekans tepesi verdiği belirtilir. İrlanda'daki veri merkezi payı yaklaşık 800 MW'tır (7 GW sistem tepe yükü üzerinde) ve 2030'a kadar talebin yüzde 30'u olan 1,6 GW'a ulaşması beklenmektedir. Soğutma, bağımsız veri merkezlerinin toplam gücünün yaklaşık yüzde 30'unu oluşturur. Tipik UPS anahtarlama payları frekansta 0,2-0,3 Hz ve nominal gerilimin yüzde 10'udur.

Vaka çalışması: 60 MW'lık bir chiller ile soğutulan 300 MW sunucu, UPS'lerin +/-0,1 pu veya +/-0,3 Hz'de devreden çıktığı varsayımıyla. 10 saniyelik bağlantı kesme süresiyle ani yeniden bağlanma frekansı 49,7 Hz'in altına itmiş ve tesisi yeniden devreden çıkarmıştır; bu döngü tekrarlanabilir. Farklı yeniden bağlanma sürelerine sahip UPS'lerden oluşan bir veri merkezi, yalnızca orta düzeyde geçici hallerle sorunsuz yeniden bağlanmaya izin verir. Hesaplama yükünün rampa hızı ayarları yapay zeka kaynaklı salınımları yumuşatabilir. Sonuçlar İrlanda sistemi ve varsayılan model parametreleriyle sınırlıdır.

Öne çıkan noktalar

1. İrlanda'da bir arıza veri merkezi talebinde 204 MW düşüşe, 0,12 Hz/s RoCoF'a ve 50,22 Hz frekans tepesine yol açmıştır.
2. İrlanda'daki veri merkezi payı yaklaşık 800 MW'tır (7 GW sistem tepe yükü üzerinde); 2030'a kadar talebin yüzde 30'u olan 1,6 GW'a ulaşması beklenir.
3. Soğutma, bağımsız veri merkezlerinin toplam gücünün yaklaşık yüzde 30'unu oluşturur ve asenkron motor olarak modellenir.
4. Tipik UPS anahtarlama payları frekansta 0,2-0,3 Hz ve nominal gerilimin yüzde 10'udur; bunların dışında UPS yükleri devreden çıkarır.
5. Vaka: 60 MW'lık chiller ile soğutulan 300 MW sunucu, UPS'ler +/-0,1 pu veya +/-0,3 Hz'de devreden çıkıyor; 10 sn bağlantı kesme süresiyle ani yeniden bağlanma frekansı 49,7 Hz altına itip tesisi yeniden devreden çıkarmış, bu döngü tekrarlanabilir.
6. Farklı yeniden bağlanma sürelerine sahip UPS'lerden oluşan veri merkezi, yalnızca orta düzeyde geçici hallerle sorunsuz yeniden bağlanmaya izin verir.
7. Model üç parçadan oluşur: UPS, asenkron motor olarak soğutma ve darbeli yapay zeka yükü.
8. Hesaplama yükünün rampa hızı ayarları yapay zeka kaynaklı salınımları yumuşatabilir.

Tasarımda kullanımı

• UPS transfer eşiklerini (gerilim %, frekans Hz), şebekeye dönüş gecikmesini ve UPS modülleri arasında kademelendirmeyi tasarım parametresi olarak sunun; tüm modüller aynı eşik ve gecikmeleri paylaştığında uyarın, çünkü eşzamanlı yeniden bağlanma şebekeyi yeniden devreden çıkarabilir.
• Şebeke çalışması çıktılarında chiller/pompa motorlarını dinamik yük olarak modelleyin ve yapay zeka yüküne bir rampa hızı ayarı verin.
• Küçük veya adalı şebekelerdeki sahalarda (veri merkezi talep payı yaklaşık yüzde 10-30 üzerinde) kesinti geçişi ve kademeli yeniden bağlanma kontrollerinin önceliğini yükseltin.

Kimler okumalı

Büyük veri merkezi yüklerinin şebekeye etkisini inceleyen elektrik mühendisleri, şebeke bağlantı çalışması yapan uzmanlar ve UPS parametrelerini tasarlayanlar.

Yayın bilgileri

Yazarlar

Alberto Jimenez-Ruiz; Federico Milano

Yayıncı

arXiv preprint (University College Dublin)

Yıl

2025

Belge numarası

arXiv:2505.16575

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Ücretsiz okunur

DOI

10.48550/arXiv.2505.16575

Lisans

CC BY-NC-ND 4.0 — atıf vererek, değiştirmeden ve ticari olmayan amaçlarla paylaşabilirsiniz

Künye