Какой запас мощности нужен для майнинга с учетом масштабирования

Для майнинг-фермы электрическая мощность — один из основных ресурсов проекта. От нее зависит, сколько оборудования можно установить, насколько быстро получится расширить площадку и потребуется ли через год снова проходить процедуру увеличения мощности и реконструировать систему электроснабжения.

Поэтому рассчитывать подключение только по количеству ASIC, которое планируется установить на первом этапе, обычно недостаточно. К их потреблению необходимо добавить системы охлаждения и вентиляции, сетевое оборудование, освещение, автоматику и другие инженерные нагрузки, а затем отдельно определить запас на эксплуатацию и будущее масштабирование.

При этом чрезмерный запас тоже не всегда оправдан. Дополнительные мегаватты могут потребовать более сложного технологического присоединения, мощной трансформаторной подстанции, увеличенного сечения кабелей и более дорогого распределительного оборудования.

Разберем, из чего складывается мощность майнинг-фермы, какой резерв можно считать разумным, как учитывать расширение площадки и почему для объектов на сотни киловатт и мегаватты план электроснабжения стоит составлять сразу на несколько этапов развития.

Содержание

1. Почему для майнинга особенно важен запас мощности
2. Из чего складывается электрическая нагрузка майнинг-фермы
3. Как рассчитать мощность ASIC-оборудования
4. Сколько мощности оставить на охлаждение и вентиляцию
5. Какие вспомогательные нагрузки нужно учитывать
6. Что именно понимать под запасом мощности
7. Какой резерв нужен для нормальной эксплуатации
8. Какой запас закладывать на масштабирование
9. Пример расчета площадки на 1 МВт
10. Пример поэтапного роста майнинг-фермы
11. Как запас мощности связан с выбором трансформатора
12. Почему нужно резервировать не только мегаватты, но и инфраструктуру
13. Нужно ли резервирование электроснабжения
14. Как заранее оценить возможность дальнейшего увеличения мощности
15. Когда выгоднее сразу запрашивать большую мощность
16. Когда слишком большой запас становится невыгодным
17. Типовые ошибки при расчете мощности майнинг-фермы
18. Как MuchEnergy проектирует электроснабжение майнинг-площадок
19. Заключение

Почему для майнинга особенно важен запас мощности

Майнинговая нагрузка существенно отличается от обычного коммерческого объекта. Большая часть оборудования работает практически постоянно и создает длительную нагрузку, близкую к расчетной.

На складе или в офисном здании многие потребители включаются периодически. В майнинг-центре сотни или тысячи ASIC могут круглосуточно потреблять электроэнергию одновременно.

Поэтому ошибка даже в несколько процентов при крупном объекте быстро превращается в десятки или сотни киловатт.

Например, если IT-нагрузка площадки составляет 2 МВт, дополнительные 10% — это уже 200 кВт. Такой объем сопоставим с мощностью отдельного крупного коммерческого объекта.

Кроме того, майнинговые проекты часто развиваются поэтапно:

• сначала запускается первая партия оборудования;
• после проверки экономики закупаются дополнительные ASIC;
• увеличивается плотность размещения;
• строятся дополнительные контейнеры или модули;
• меняется поколение оборудования;
• расширяется система охлаждения.

Если электроэнергетическая инфраструктура рассчитана только на первую очередь, каждое дальнейшее расширение может потребовать нового проекта.

Из чего складывается электрическая нагрузка майнинг-фермы

Ошибка — считать мощность объекта только по паспортам ASIC.

Общая нагрузка включает как минимум несколько групп потребителей.

Основная вычислительная нагрузка

• ASIC-майнеры;
• серверное оборудование;
• сетевые коммутаторы;
• маршрутизаторы и системы управления.

Охлаждение

• вытяжные вентиляторы;
• приточная вентиляция;
• чиллеры;
• насосы;
• сухие охладители;
• оборудование иммерсионных систем.

Инженерная инфраструктура

• освещение;
• автоматика;
• видеонаблюдение;
• охранные системы;
• пожарная сигнализация;
• обогрев технических помещений;
• вспомогательные розеточные группы.

Поэтому расчет начинается с IT-нагрузки, но на ней не заканчивается.

Как рассчитать мощность ASIC-оборудования

Для первичного расчета необходимо определить:

• модель ASIC;
• фактическое потребление одного устройства;
• количество оборудования первой очереди;
• планируемое количество после масштабирования;
• режимы работы и возможный разгон оборудования.

Условно, если один ASIC потребляет 3,5 кВт, а на площадке устанавливается 200 устройств:

200 × 3,5 кВт = 700 кВт.

Но 700 кВт — это только вычислительное оборудование. Запрашивать подключение ровно на эту мощность нельзя, поскольку потребуется электроэнергия для охлаждения и остальных инженерных систем.

Также важно учитывать реальное, а не только паспортное потребление

Потребление конкретного оборудования может зависеть от режима работы, температуры, настроек прошивки и параметров источника питания.

Если планируется использование разгона, это необходимо учитывать заранее. Площадка, рассчитанная на работу ASIC строго в номинальном режиме, может быстро столкнуться с ограничениями после изменения настроек оборудования.

Сколько мощности оставить на охлаждение и вентиляцию

Потребление системы охлаждения сильно зависит от технологии.

Воздушное охлаждение

Дополнительную нагрузку создают преимущественно вентиляторы, системы притока и вытяжки воздуха, автоматика и вспомогательное оборудование.

Иммерсионное охлаждение

Появляются насосы, теплообменники, сухие градирни или другие системы отвода тепла.

Климатические и холодильные системы

Если используются чиллеры или компрессорное оборудование, доля инженерной нагрузки может стать значительно выше.

Поэтому универсальной цифры «охлаждение занимает 10%» для любого майнинг-центра нет.

Расчет должен выполняться по конкретной системе охлаждения с учетом:

• расчетной тепловой нагрузки;
• температуры наружного воздуха;
• режима работы летом и зимой;
• резервирования вентиляторов или насосов;
• пусковых токов;
• возможности регулирования производительности.

Какие вспомогательные нагрузки нужно учитывать

На крупных площадках даже второстепенные потребители в сумме могут дать заметную нагрузку.

В расчет включают:

• системы связи;
• СКС и сетевую инфраструктуру;
• системы мониторинга ASIC;
• видеонаблюдение;
• контроль доступа;
• освещение;
• пожарную автоматику;
• насосные системы;
• обогрев отдельных помещений;
• административно-бытовые помещения.

Обычно эта часть существенно меньше вычислительной нагрузки, но исключать ее из общего энергетического баланса нельзя.

Что именно понимать под запасом мощности

Под термином «запас мощности» часто смешивают несколько совершенно разных вещей.

Эксплуатационный резерв

Это разница между расчетной нагрузкой уже установленного оборудования и предельными возможностями электроустановки.

Резерв на расширение

Это мощность, которую специально оставляют под будущие ASIC, контейнеры или серверные модули.

Резерв оборудования

Это запас пропускной способности трансформаторов, кабелей, шин, распределительных устройств и коммутационной аппаратуры.

Резерв надежности

Он связан не с ростом фермы, а с возможностью сохранить работу при отказе отдельного элемента системы.

Поэтому вопрос «сколько процентов добавить к майнерам» изначально слишком упрощенный. Необходимо отдельно определить каждый вид резерва.

Какой резерв нужен для нормальной эксплуатации

Электроустановку нежелательно проектировать так, чтобы в штатном режиме все основные элементы постоянно работали на предельно допустимой нагрузке.

Нужен эксплуатационный запас, который позволяет:

• переживать кратковременные пики;
• компенсировать различие фактического и расчетного потребления;
• не перегружать кабельные линии и аппараты;
• подключать небольшое дополнительное оборудование;
• сохранять гибкость эксплуатации.

В качестве проектного ориентира для предварительной оценки часто имеет смысл рассматривать порядка 10–15% относительно прогнозируемой устойчивой рабочей нагрузки. Это не нормативное универсальное значение: итоговый резерв определяется расчетами и характеристиками оборудования.

При этом запас самого технологического присоединения и допустимая загрузка конкретного трансформатора — разные вещи, которые нельзя механически приравнивать друг к другу.

Какой запас закладывать на масштабирование

Здесь процент определяется уже бизнес-планом проекта.

Если расширение не планируется

Можно ограничиться эксплуатационным резервом и небольшим запасом на замену оборудования.

Если в течение 1–2 лет планируется увеличение парка ASIC

Рационально заранее предусмотреть дополнительную мощность под следующую очередь.

В качестве предварительного ориентира можно рассматривать 20–30% сверх мощности первой очереди, если именно такой рост соответствует плану развития.

Если первая очередь является только стартом крупного проекта

Процентный подход становится неудобным. Лучше сразу разделить развитие на очереди.

Например:

1. первая очередь — 1 МВт;
2. вторая очередь — еще 1 МВт;
3. третья очередь — еще 2 МВт;
4. итоговая проектная мощность площадки — 4 МВт.

В этом случае бессмысленно проектировать всю инфраструктуру как объект на 1,2 МВт. Нужно заранее понимать, какие элементы выполняются на 1 МВт, а какие целесообразно сразу заложить на конечные 4 МВт.

Пример расчета площадки на 1 МВт

Рассмотрим упрощенный пример. Он нужен только для понимания логики и не заменяет проектный расчет.

Предположим, первая очередь включает ASIC с суммарным потреблением:

800 кВт.

Дополнительно предусматриваются:

• система охлаждения и вентиляции — условно 100 кВт;
• сетевое и инженерное оборудование — условно 20 кВт;
• прочие вспомогательные нагрузки — условно 10 кВт.

Расчетная рабочая нагрузка составляет:

800 + 100 + 20 + 10 = 930 кВт.

Если добавить эксплуатационный резерв порядка 10%, получится уже более 1 МВт.

И это хорошо показывает, почему проект с ASIC на 800 кВт нельзя автоматически считать объектом с необходимой мощностью 800 кВт.

Если дополнительно через год планируется установить еще 200–300 кВт вычислительной нагрузки, проектную схему следует рассматривать уже не как окончательный объект на 1 МВт, а как первую очередь более крупной площадки.

Пример поэтапного роста майнинг-фермы

Предположим, инвестор планирует проект следующим образом:

• первый запуск — 500 ASIC;
• через 8 месяцев — еще 250 ASIC;
• через 18 месяцев — удвоение первоначального парка.

В таком случае расчет только первой партии создает риск, что уже на втором этапе придется:

• увеличивать присоединенную мощность;
• менять трансформатор;
• прокладывать дополнительный кабель;
• расширять РУ;
• менять вводные аппараты;
• перестраивать систему охлаждения.

Часть этой инфраструктуры выгоднее предусмотреть сразу.

Например, можно на первом этапе установить один трансформатор, но генеральный план, кабельные трассы, площадку и распределительное устройство выполнить с возможностью подключения второго.

Такое проектирование позволяет увеличивать мощность модульно, не перестраивая работающую площадку полностью.

Как запас мощности связан с выбором трансформатора

Трансформаторная подстанция является одним из ключевых ограничений масштабирования.

При выборе необходимо учитывать:

• расчетную рабочую нагрузку;
• перспективную нагрузку;
• режим работы трансформатора;
• температурные условия;
• категорию надежности;
• возможность установки второго трансформатора;
• структуру распределительной сети.

Если первая очередь требует около 800 кВт, а через два года площадка должна вырасти до нескольких мегаватт, выбор трансформаторной схемы только под первый этап может оказаться неэкономичным.

В таких проектах часто важнее не поставить максимально большой трансформатор сразу, а создать масштабируемую архитектуру подстанции.

Почему нужно резервировать не только мегаватты, но и инфраструктуру

Дополнительная мощность бесполезна, если внутри площадки ее невозможно передать к оборудованию.

Поэтому при масштабировании проверяют:

• пропускную способность питающих кабелей;
• сечение шин;
• номиналы вводных аппаратов;
• количество ячеек распределительных устройств;
• наличие свободных отходящих линий;
• площадь электрощитовых;
• кабельные эстакады;
• место под новые трансформаторы;
• систему заземления;
• охлаждение электротехнических помещений.

Именно здесь проявляется разница между просто «получить 3 МВт» и построить объект, который действительно способен использовать и распределять 3 МВт.

Нужно ли резервирование электроснабжения

Для майнинг-площадки резервирование — прежде всего экономический вопрос.

Остановка ASIC обычно не создает тех же последствий, что отключение медицинского оборудования или опасного непрерывного производства. Но простой означает прямую потерю времени работы оборудования и потенциальной выручки.

Поэтому необходимо сравнить:

• стоимость дополнительного ввода;
• стоимость двухтрансформаторной схемы;
• стоимость АВР;
• вероятность отключений;
• ожидаемые потери от простоя;
• время восстановления питания.

При высокой цене простоя может быть оправдано изменение категории надежности и организация резервного питания.

Для крупных проектов выбор мощности и категории надежности лучше проводить одновременно, поскольку оба параметра влияют на схему технологического присоединения.

Как заранее оценить возможность дальнейшего увеличения мощности

Получить дополнительную мощность через несколько лет может быть значительно сложнее, чем добавить еще несколько контейнеров ASIC.

До выбора площадки необходимо оценить:

• какие сетевые объекты расположены рядом;
• какой класс напряжения доступен;
• есть ли потенциальный резерв мощности;
• потребуется ли строительство новой подстанции;
• возможна ли реконструкция существующей сети;
• где может находиться точка присоединения;
• какие земельные ограничения существуют для строительства сетей;
• сколько времени потенциально займет следующая очередь подключения.

Именно поэтому подбор участка для крупной майнинг-площадки нельзя отделять от анализа энергетической инфраструктуры.

MuchEnergy оказывает комплексную услугу электроснабжения майнинг-ферм и дата-центров, включая определение необходимой мощности и категории надежности, подбор площадки, получение технических условий, проектирование и реализацию подключения.

Когда выгоднее сразу запрашивать большую мощность

Такой подход может быть рациональным, если:

• у проекта утвержден план масштабирования;
• финансирование следующих очередей уже предусмотрено;
• рядом есть техническая возможность получения требуемой мощности;
• строительство сетей для первой и последующих очередей сильно пересекается;
• повторное технологическое присоединение может существенно задержать проект;
• земельный участок позволяет разместить инфраструктуру сразу под конечный масштаб.

Например, если первая очередь требует 1 МВт, а через два года объект гарантированно должен выйти на 3 МВт, стоит хотя бы сравнить два сценария:

1. сразу проектировать электроснабжение исходя из перспективы 3 МВт;
2. подключить 1 МВт, а затем отдельно проходить увеличение до 3 МВт.

Сравниваются не только первоначальные вложения, но и стоимость переделок, сроки и риск отсутствия свободной мощности в будущем.

Когда слишком большой запас становится невыгодным

Принцип «чем больше мегаватт, тем лучше» тоже неправильный.

Избыточный расчет может привести к:

• дорогому технологическому присоединению;
• лишней трансформаторной мощности;
• завышенному сечению кабелей;
• более дорогим распределительным устройствам;
• увеличению стоимости строительства;
• неэффективному использованию оборудования;
• замораживанию капитала в инфраструктуре, которая долго не будет востребована.

Поэтому запас должен соответствовать реальному сценарию развития бизнеса.

Если вероятность расширения невелика, правильнее обеспечить возможность будущей модернизации конструктивно, а не обязательно сразу строить всю инфраструктуру конечной мощности.

Типовые ошибки при расчете мощности майнинг-фермы

Считать только ASIC

Охлаждение и инженерная инфраструктура остаются без мощности.

Проектировать объект строго под первую партию оборудования

При следующей закупке появляется необходимость реконструкции.

Использовать универсальный процент запаса

«20% на все случаи» не учитывает реальный бизнес-план и тип охлаждения.

Не учитывать замену поколений ASIC

Новое оборудование может иметь другую мощность и требования к плотности размещения.

Не учитывать разгон

Изменение режимов эксплуатации повышает фактическую нагрузку.

Получить мощность без проекта внутреннего распределения

На границе участка мегаватты есть, а кабели, трансформаторы или РУ не позволяют их использовать.

Не проверять возможности сети перед выбором участка

Дешевый участок может оказаться энергетически непригодным для проекта.

Не учитывать сроки следующего увеличения

Оборудование уже закуплено, а новые технические условия и строительство сетей занимают существенно больше времени, чем ожидалось.

Как MuchEnergy проектирует электроснабжение майнинг-площадок

Для крупной майнинг-фермы вопрос электроснабжения начинается задолго до установки оборудования. Сначала необходимо определить конечный масштаб проекта и проверить, реально ли обеспечить такую мощность на выбранной территории.

MuchEnergy сопровождает проекты комплексно:

• определяет необходимую мощность;
• определяет требуемую категорию надежности;
• анализирует план масштабирования;
• помогает с подбором подходящего участка;
• сопровождает аренду или приобретение площадки;
• подготавливает документы для технологического присоединения;
• получает договор и технические условия;
• разрабатывает рабочую документацию;
• согласовывает решения с сетевой организацией;
• выполняет строительно-монтажные работы;
• организует узлы учета;
• готовит приемо-сдаточную документацию;
• сопровождает получение актов;
• помогает организовать договор энергоснабжения.

Подробнее состав работ представлен на странице электричество для майнинга, майнинг-фермы и дата-центра.

Заключение

Запас мощности майнинг-фермы нельзя определять одной универсальной цифрой. Он складывается как минимум из эксплуатационного резерва и мощности, которую планируется использовать при дальнейшем масштабировании.

Для предварительного планирования можно использовать следующую логику:

• около 10–15% — возможный ориентир эксплуатационного запаса, если заметное расширение проекта не предполагается;
• 20–30% и более — может быть оправдано, если в ближайшей перспективе действительно планируется увеличение парка оборудования;
• при росте в 1,5–2 раза и более — лучше отказаться от процентного подхода и проектировать объект по очередям до его конечной мощности.

Эти значения не являются нормативом и не заменяют электротехнический расчет.

Самая важная задача — заранее понять конечный масштаб проекта. Тогда трансформаторные подстанции, распределительные устройства, кабельные трассы, охлаждение и земельный участок можно спроектировать так, чтобы следующая очередь майнинга подключалась планово, а не через дорогостоящую реконструкцию уже работающей площадки.

Что нужно определить до получения мощности

• потребление первой очереди ASIC;
• перспективное количество оборудования;
• тип охлаждения;
• инженерную нагрузку;
• эксплуатационный резерв;
• план расширения на 1–3 года;
• необходимость резервирования питания;
• конечную мощность площадки.

Главный принцип

Для масштабируемого майнинг-проекта лучше проектировать электроснабжение не под сегодняшнее количество ASIC, а под понятную конечную архитектуру площадки с поэтапным вводом мощности.