全球 - 艾赫巴里通讯社
AI数据中心转向高温超导体，革新电力供应
人工智能（AI）日益增长的需求正在给全球电网和传统数据中心基础设施带来前所未有的压力。随着超大规模运营商竞相构建下一代AI驱动的计算能力，巨大的能源需求正在挑战现有的发电、输电和配电网络。这一关键时刻迫使行业领导者探索根本性的新解决方案，高温超导体（HTS）作为一种变革性技术正在兴起，有望重新定义AI数据中心的能源效率和基础设施足迹。
传统的电力传输和分配系统本身就存在效率损失，美国能源信息管理局（EIA）报告称，仅在美国，年平均损失就约为5%。全球其他地区，这一数字可能更高。对于AI数据中心等能源密集型操作，需要在有限空间内进行大规模电力输送，这些损失是不可持续的。因此，亚马逊网络服务、谷歌云和微软Azure等主要超大规模厂商正在积极寻求创新途径，以提高电力容量和运营效率。
另请阅读
微软作为这一技术转变的关键参与者，是高温超导体作为传统铜线替代品的积极倡导者。该公司强调HTS的潜力，通过最大限度地减少传输损耗、增强电网弹性以及减少数据中心的物理占地面积，从而显著提高能源效率，减轻其对环境和社区的影响。微软全球基础设施总经理阿拉斯泰尔·斯皮尔斯在最近的一篇博客文章中指出：“由于超导体占用更少的空间来传输大量电力，它们可以帮助我们构建更清洁、更紧凑的系统。”
铜虽然是一种成熟的导体，但在电流通过时会产生电阻。这种电阻会转化为热量，降低效率，并限制可传输的电流。HTS技术从根本上解决了这一挑战。这些先进材料在冷却到低温（尽管“高温”意味着比传统超导体更温暖，但它们仍然需要严寒条件）时，几乎不表现出电阻。这使得电力传输效率更高，而不会产生相关的热量或电压下降。
HTS对AI数据中心的实际影响是深远的。斯皮尔斯指出，HTS电缆不仅比铜电缆更小更轻，而且能够在相同电压水平下提供高出一个数量级的容量。这使得数据中心能够在显著更小的空间内塞入巨大的电力负载，减少对众多变电站的需求，并优化宝贵的房地产。在紧凑的外形尺寸内高效传输大量电力的能力对于AI工作负载所需的密集计算环境至关重要。
微软对这项技术的承诺体现在其巨额投资中，包括向领先的超导电力技术开发商Veir投资7500万美元。Veir的导体利用HTS带，主要由稀土钡铜氧化物（REBCO）一类材料制成。REBCO是一种陶瓷超导层，被精心沉积为金属基板上的薄膜，然后设计成坚固的导体，适用于电力电缆的组装。Veir的首席执行官兼联合创始人蒂姆·海德尔解释说：“与铜或铝的关键区别在于，在工作温度下，超导层几乎没有电阻地传输电流，从而在更紧凑的外形尺寸中实现极高的电流密度。”
尽管被称为“高温”，HTS电缆仍然需要低温冷却。Veir巧妙地集成了一个闭环液氮系统，以保持所需的低工作温度。液氮在电缆长度内循环，在远端排出，重新冷却，然后循环回起点。海德尔强调了这种方法的实用性：“液氮是一种丰富、低成本、安全的材料，广泛用于许多关键的商业和工业应用。我们正在利用其他行业中经过验证的液氮工作经验和标准来设计稳定的数据中心解决方案，这些解决方案专为连续运行而设计，具有符合关键基础设施预期而非实验室条件的监控和控制。”
HTS电缆的冷却基础设施可以在数据中心内部或外部进行管理。海德尔主张采用外部冷却，认为这可以最大限度地减少室内占地面积和操作复杂性。液氮管线将被送入设施以服务超导体，冷却系统将作为独立的集成公用事业子系统进行管理。虽然稀土材料、复杂的冷却回路和低温的使用会带来额外成本，但在特定场景下，经济效益变得引人注目。
相关新闻
海德尔建议，HTS在电力输送受到空间、重量、电压降和热量等因素严重限制的情况下最具优势。他断言：“在这些情况下，价值体现在系统层面：更小的占地面积、更低的电阻损耗以及更灵活的电力路由方式。”随着技术的成熟和规模化，通过更高产量的HTS带制造、更高的产量以及周围系统硬件、安装协议和操作手册的标准化，成本有望降低。这种标准化将进一步降低设计复杂性和部署风险。
AI数据中心凭借其对电力永不满足的需求以及紧凑、高效的设计，正在成为HTS技术的理想试验场。超大规模厂商正在战略性地投资这些先进系统，平衡开发成本与全球提供尖端AI服务的巨大收入潜力。微软系统技术总监胡萨姆·阿里萨证实了这一重点：“HTS制造已经成熟——特别是在带材方面——这改善了成本和供应可用性。我们目前的工作重点是与合作伙伴一起验证和降低这项技术的风险，重点关注系统设计和集成。” 向超导电力解决方案的过渡代表着实现下一代AI的关键一步，有望开创数字基础设施更强大、更可持续的未来。
