可再生能源为AI数据中心提供永续绿色能源

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当我们每天在滑手机、用导航、上网查数据,或是利用语音助理、图像辨识功能,以及使用ChatGPT进行AI聊天、翻译或创作时,其实背后都有「数据中心」默默地在运作,这些数据中心运作着成千上万台服务器,这些数据中心就像是数字世界的大脑,24小时运转,处理着无数的信息与运算任务,而这些过程,都离不开「电」。

但你知道吗?随着人工智能的高速发展,AI模型需要大量的运算资源,这些资源大多集中在数据中心内,而数据中心的运作不但需要庞大的电力来驱动服务器,还需要冷却系统保持机房稳定温度,数据中心的耗电量也随之暴涨。据估计,全球数据中心的能源使用量已占总用电量的2~3%,且还在持续攀升中。这便出现一个不可回避的问题,我们既想要让AI继续进步,但又该如何减少数据中心对地球资源所造成的负担呢?

为减轻数据中心对于地球资源造成的负担,艾睿电子与合作伙伴们一直致力于开发可再生能源的相关解决方案,在这次PCIM Asia 2025展会中,您将可看到艾睿电子与合作伙伴所做的努力。

人工智能数据中心的可再生能源:太阳能和电池储能

为了让AI的发展不成为地球的负担,越来越多的科技企业与数据中心投入可再生能源的使用,例如太阳能、风力、水力等。这些能源取之于自然,对环境的伤害小,不仅降低碳排放,也让数据中心更永续。

当你选择使用一个更永续的平台,例如要求云服务App使用绿能,或者支持使用再生能源的企业,就是在用行动影响整个产业往更永续的方向走。随着AI越来越深入生活,数据中心的角色也将越发重要。

太阳能是一种干净、取之不尽的能源,将太阳能板设置于数据中心建筑屋顶或邻近空地,白天可直接为服务器供电,降低对传统电网的依赖,为了让太阳能在晚上也能发挥作用,「电池储能」就成了关键角色。简单来说,白天多余的太阳能会被存储在大容量的电池中,到了晚上或阴天,再释放出来供电,让AI数据中心可以24小时稳定运作。

阳光为AI注入绿色能量,电池储能则让太阳能持续发光发热,这样的转变将可减少碳排放,让AI发展不再是环境负担,而是环保的一部分,并能够节省能源成本。随着人工智能进一步融入医疗、教育、交通等领域,数据中心将成为智能社会的核心引擎,用太阳驱动智能、用电池储存未来,这不只是科技的创新,更是一种对地球的温柔承诺。

可再生能源解决方案让智能运算更永续

艾睿电子与合作伙伴们一直致力于让智能运算更永续,让科技与地球共好,推出众多的可再生能源解决方案。以下将依据能量转换、电池管理系统、系统接口与控制等应用类型,为您依序介绍艾睿电子与合作伙伴所推出的解决方案。

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1. 能量转换

在太阳能和电池储能系统中,能量转换(Energy Conversion)就像一位「能量翻译员」,负责将不同形式的电力转换成设备能使用的电力。太阳能板产生的是直流电(DC),但大多数数据中心设备需要交流电(AC),这就需要逆变器将DC转成AC。电池储能系统也以直流电形式储电,因此放电时也需通过转换器来调整电压与电流,确保供电稳定、安全。通过高效率的能量转换设备,太阳能与电池的电力才能被稳定地送进AI数据中心,不仅提升能源利用率,也保障系统不中断地运行。

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10kW光伏储能逆变器──这是一种混合逆变器系统,该系统采用安世(Nexperia)第三代半导体碳化硅(SiC)技术一体化设计,在硬件上由两路交错式BOOST电路,三相NPC-T型电路以及CLLLC电路组成。系统具备功率双向流动,集合了光伏控制(MPPT)、三相整流控制、三相逆变控制、双向DCDC控制,以及充放电管理等多种控制设计,同时还可外接HMI板,实时显示系统的工作状态,并将数据上传到云平台。

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• 10kW光伏储能逆变器

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用于电动汽车的CLLLC全桥双向电源转换器――这是用于电动汽车CLLLC全桥双向电源转换器的参考设计,它使用安世(Nexperia)SiC MOSFET在高开关频率下运行,以实现高效率,并减小尺寸和重量。它可用于电动汽车充电器、OBC、UPS、太阳能系统等大功率充电系统,该评估板可帮助用户加快SiC MOSFET系统设计速度,显着缩短产品开发周期。此参考设计可与艾睿电子的「电动汽车的图腾柱PFC双向电源转换器」参考设计无缝配合使用。

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用于电动汽车的CLLLC全桥双向电源转换器

 

6KW低压48V储能变流系统(PCS)--这个由英迪科技(Indeed)开发的PCS系统具有光伏、储能、柴油机、负载及电网接口,拥有业界最多的接口,以及符合IP65规范的室外机,可兼容低压48V锂电池和铅酸电池,支持业界最大可达120A的最大充放电电流,最多可支持16台多机并联,且可支持远程在线升级,支持参数配置及远程下发命令,可进行灵活配置,并可实现每天至少6个时间段的充放电操作。

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6KW低压48V储能PCS介绍

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可编程双向800 W ACDC转换――这是基于恩智浦(NXP)的可编程数字信号控制器、栅极驱动器和CAN收发器的800 W双向AC-DC转换解决方案。该方案在AC-DC时支持85~265 Vac的宽输入范围与380 Vdc输出,DC-AC时支持380 V标称输入与220V/50Hz、110V/60Hz输出。图腾柱技术可实现AC-DC和DC-AC的双向平滑转换,以及在隔离与电网连接模式之间的DC-AC平滑转换,并支持过流、过压、欠压、过频、欠频、过温保护功能。

视频: 可编程双向 800 W ACDC 转换

 

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1kV输入电压辅助电源转换器――这是一款50W DC-DC转换器参考设计,用于光伏系统的辅助电源。它支持900-1000Vdc输入电压,12Vdc 4A最大输出,最大输出功率为50W,采用典型的反激式拓扑结构,并结合同步整流控制,实现了简单、电气隔离、高性能、低成本和可靠的设计。为了能够在高总线电压和高开关频率下工作,该设计采用了安森美(onsemi)SiC MOSFET,从而降低了功耗,提高了效率,并减小了尺寸和重量。

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1kV 输入电压辅助电源转换器

2. 电池管理系统

电池管理系统(Battery Management System, BMS)就像是电池的守护者与大脑,在太阳能储能系统中扮演着关键角色。它的主要任务包括监控电池的电压、电流、温度等状态,确保充放电安全,防止过充、过放或过热,平衡各个电池模块的状态,延长整体寿命,在异常情况下发出警报或自动断电保护系统。在太阳能供电的AI数据中心中,BMS帮助电池稳定可靠地工作,让绿色能源发挥最大效益,同时保障数据中心全天候运转不中断。

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工业电池管理系统(BMS)――这款工业级电池管理系统是由电子控制电路组成的,用于监控和调节电池的充电和放电。该参考解决方案由英飞凌(Infineon)强大的工业级XMC7200、模拟前端(AFE)TLE9018D和收发器TLE9015D组成。TLE9018DQU可实现四项主要功能,包括电池电压测量、温度测量、电池平衡和隔离通信;TLE9015D用作收发器,连接TLE9015D和主电池控制器MCU。

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工业电池管理系统 (BMS)

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这是一款量产级电池管理系统参考设计。该系统采用恩智浦(NXP)的汽车级MCU,锂电池控制芯片与高速收发器芯片,单芯片最大可支持18节电池采集这个架构设计遵循IEC61508和IEC60730标准,能够支持高达1500V的电压,适用于公用事业、商业、工业和住宅储能领域的各种高压电池管理解决方案。它是1个完整的硬件、软件和安全包,包含用于IEC61508 SIL 2和IEC60730 Class B预认证的产品安全库和文档。

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工业电池管理系统 (BMS)

3. 系统接口与控制

在太阳能与电池储能系统中,系统接口与控制就像是一个智能指挥中心,负责集成并协调整套系统的运作。它的主要作用包括连接太阳能板、电池、逆变器等子系统,让它们协同运作,实时监控能源流动与系统状态,实现智能控制与调度,根据电力需求与电网状况,自动切换供电或储能模式,与上层管理平台(如EMS能源管理系统或AI数据中心控制系统)进行通信。通过良好的系统接口与控制解决方案,太阳能与电池储能系统才能稳定、高效地支持AI数据中心,实现能源的智能化与永续化。

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光伏逆变器和储能系统的人机界面――该参考设计是一款通用HMI(人机界面)解决方案,可通过CAN总线与储能设备(例如带逆变器/MPPT和CLLLC电池充电器的光伏系统)连接。该HMI参考解决方案采用艾睿电子的仪表板,支持光伏储能应用协议,还包含5个按钮、LCD显示屏和RTC功能,并支持多种外部接口,除了CAN-FD接口外,它还提供以太网、WIFI、蓝牙和双向RS485接口,用于连接KNX或其他外部设备。

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光伏逆变器和储能系统 HMI 

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智能AFCI 2.0解决方案――该解决方案采用恩智浦(NXP)的MCXN547微控制器,支持8通道采样和自动标记功能。由于光伏发电系统电路连接点多,极易产生电弧引发火灾,而传统电弧检测方案存在精度短板,这导致实际应用中误报、漏报频发,这不仅带来安全风险,还增加了运维成本。恩智浦基于MCX N系列微控制器,开发出了智能拉弧检测方案,将AI融入工业场景,大幅提升电弧检测精度与系统安全性。

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结论

当人工智能不断推动世界前进,我们也应思考如何让这股智能的力量与地球共生。从阳光驱动的能源到智能电池管理,再到集成式控制系统,每一步技术的创新,都是向永续发展更进一步的行动。未来的AI数据中心,将不只是信息的核心,更是绿色转型的象征。就让我们一起迎向一个更智能、更洁净的明天,让科技与自然在阳光下同行。

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