Сколько и каких батарей нужно под GPU-кластер на 300 кВт
ИИ-нагрузка ведёт себя не как обычный серверный зал: 300 кВт при обучении держатся ровной полкой, а батарея разряжается коротко и очень мощно. Разбираем, как посчитать нужную ёмкость честно — с КПД, глубиной разряда и старением, — и почему выбор химии в ЦОД решается не удельной энергией, а током и безопасностью.
Сравнительная таблица
| Параметр | LFP (LiFePO₄) | NMC | LTO |
|---|---|---|---|
| Ресурс, циклов до 80% ёмкости | 4 000–8 000 | 2 000–4 000 | 15 000–30 000 |
| Удельная энергия, Вт·ч/кг (ячейка) | 90–160 | 150–250 | 60–90 |
| Длительный ток разряда | 1–3C (кратко до 5C) | 2–5C | 6–10C |
| Рабочий диапазон при разряде, °C | −20…+55 | −20…+50 | −40…+55 |
| Начало теплового разгона | около 250–270 °C | около 200–210 °C | выше 300 °C, практически не разгоняется |
| Кислород при разрушении ячейки | не выделяет | выделяет, горение самоподдерживается | не выделяет |
| Ориентир цены системы, $/кВт·ч | 150–250 | 200–300 | 600–1000 |
| Календарный срок службы | 10–15 лет | 8–12 лет | 20–25 лет |
| Роль в ЦОД | основной выбор для ИБП и накопителей | там, где критичны место и вес | пикшейвинг, холод, сверхтоки |
Что вообще должна закрыть батарея
В классическом ЦОД аккумуляторная линейка ИБП решает одну задачу: додержать нагрузку до выхода дизель-генератора на режим. Это 10–30 секунд на запуск и синхронизацию плюс запас на неудачный первый пуск. Отсюда исторический стандарт проектирования — 5 минут автономии, а 15 минут закладывали там, где дизеля нет или он один без резерва.
ИИ-кластер этот расчёт ломает в двух местах. Во-первых, стойка с ускорителями потребляет 40–130 кВт вместо привычных 5–10, поэтому та же пятиминутка превращается из шкафа в отдельное помещение. Во-вторых, обучение — это не веб-сервис: аварийная остановка на двенадцатом часу прогона стоит не минуты простоя, а суток вычислений, если чекпоинты пишутся редко. Часть площадок закладывает 15–30 минут именно чтобы успеть корректно сохранить состояние и погасить узлы по регламенту, а не по факту пропадания питания.
Дальше — сухая арифметика. Считаем на IT-нагрузку 300 кВт: это средний по меркам 2026 года кластер под обучение или крупный инференс-парк. Охлаждение в этот расчёт не заводим — на большинстве площадок холодильные машины запитаны от отдельной секции с дизельным резервом, а на батарее держат только IT и насосы вторичного контура.
Расчёт: сколько энергии нужно на 5, 15 и 30 минут
Базовая энергия считается в одну строку: мощность умножить на время. Для 300 кВт это 25 кВт·ч на 5 минут, 75 кВт·ч на 15 минут и 150 кВт·ч на 30 минут. Эти три числа — то, что должно реально прийти на вход инвертора ИБП, и именно на них чаще всего ошибаются, принимая их за паспортную ёмкость батареи.
Паспортная ёмкость всегда больше. Между ячейкой и нагрузкой стоят потери преобразования, ограничение по глубине разряда, деградация за срок службы и температурный запас. Каждый из этих коэффициентов съедает от 5 до 20 %, а перемножаются они не по одному, а все сразу — и совокупный множитель получается порядка 1,7.
Отдельно оговорим: 300 кВт — это активная мощность. Если проект оперирует киловольт-амперами и коэффициентом мощности ИБП 0,9, все числа ниже нужно пересчитывать от кВт, а не от кВА, иначе ошибка в 10 % пойдёт по всей цепочке.
Поправки, которые всё меняют
Установленная ёмкость = требуемая энергия / (КПД инвертора × КПД разряда батареи × допустимая глубина разряда × остаточная ёмкость к концу срока × температурный коэффициент).
КПД инвертора ИБП в двойном преобразовании — 0,94–0,96, берём 0,95. КПД разряда литиевой сборки на высоких токах — 0,95–0,97, берём 0,96: часть энергии уходит в нагрев на внутреннем сопротивлении, и чем выше ток, тем заметнее. Глубина разряда для буферного применения в ЦОД — 0,8–0,9; ставим 0,85, потому что уходить в ноль на литии нельзя ни по ресурсу, ни по логике системы управления батареей.
Дальше два коэффициента, которые чаще всего забывают. Первый — деградация: систему проектируют так, чтобы она держала автономию не в день ввода, а в конце срока службы, когда ячейка сохранила 80 % исходной ёмкости. Это множитель 0,8. Второй — температура: при +15…+20 °C литий отдаёт номинал, при +5 °C — на 5–10 % меньше; берём 0,95 как страховку на неидеальный климат в батарейном помещении.
Перемножаем: 0,95 × 0,96 × 0,85 × 0,8 × 0,95 ≈ 0,59. То есть до нагрузки доходит примерно 59 % установленной энергии, а нужный запас — в 1,7 раза больше расчётного. Получаем: 5 минут — 42 кВт·ч установленной ёмкости, 15 минут — 127 кВт·ч, 30 минут — 255 кВт·ч. Это ориентиры для прикидки бюджета и помещения, а не проектные значения: конкретный ИБП и конкретная сборка дадут отклонение в обе стороны.
Почему на коротких автономиях решает ток, а не ёмкость
Здесь начинается самое интересное. 42 кВт·ч, отдающие 300 кВт, — это разряд током 7C, то есть батарея опустошается за одну седьмую часть часа. Стандартная стационарная LFP-сборка для ЦОД такого не умеет: её длительный ток разряда ограничен 1–3C, кратковременно до 5C, и защита просто отключит сборку.
Значит, ёмкость на коротких автономиях диктует не энергия, а токовый предел. При лимите 3C минимально допустимая ёмкость равна 300 кВт / 3 = 100 кВт·ч, и это уже вдвое больше энергетических 42 кВт·ч. Практический вывод контринтуитивен: разница в железе и деньгах между автономией 5 и 15 минут гораздо меньше, чем кажется — 100 против 127 кВт·ч, около четверти, а не втрое.
На 30 минутах ситуация переворачивается: 255 кВт·ч отдают 300 кВт током всего 1,2C — это комфортный режим для любой LFP, и здесь размер определяется уже честно энергией. Отсюда практическое правило: если вы всё равно упираетесь в токовый минимум, берите бо́льшую автономию — она достаётся почти бесплатно.
Именно поэтому в спецификации нужно смотреть не только на киловатт-часы, но и на строчку «максимальный длительный ток разряда» и на то, при какой температуре она заявлена. Сборка на 100 кВт·ч с лимитом 1C под 300 кВт не подойдёт ни при какой автономии.
Что в итоге ставят в ЦОД и почему
Победитель для дата-центров — LFP, и решают это не характеристики из первой строки таблицы, а безопасность и стоимость владения. Литий-железо-фосфат при разрушении ячейки не выделяет кислород: возгорание не поддерживает само себя, распространение по сборке идёт медленнее, требования к пожарному отсеку мягче. Для помещения, где рядом стоит железо на сотни миллионов рублей, это аргумент весомее, чем лишние 60 Вт·ч на килограмм.
Второй аргумент — деньги на ресурс. При 4 000–8 000 циклов LFP переживает 10–15 лет буферной работы, где реальных глубоких циклов единицы в год, и ограничивает его календарное старение, а не износ. Платить за 20 000 циклов LTO смысла нет: они просто не будут выработаны.
NMC в ЦОД появляется там, где критичны место и вес — на верхних этажах с ограничением по нагрузке на перекрытие, в контейнерных решениях, в модулях, которые нужно затащить в лифт. Плата за плотность — более жёсткий пожарный режим и вдвое меньший ресурс.
LTO — нишевая история, но у неё есть свои сценарии: работа при отрицательных температурах в неотапливаемом контуре, десятки глубоких циклов в сутки при срезании пиков потребления кластера, а также сверхтоки 6–10C, когда нужно отдать много и очень быстро при минимальной ёмкости. Цена в 3–4 раза выше при вдвое худшей плотности отсекает всё остальное.
Честная оговорка: свинцово-кислотные батареи из этого сравнения выпали не потому, что их не бывает, а потому что на 300 кВт они проигрывают по всем статьям сразу — площади, ресурсу, скорости заряда и стоимости владения. Их всё ещё ставят на малых объектах, где ключевой аргумент — низкая цена входа.
Сколько GPU прячется за этими 300 кВт
Переведём киловатты обратно в железо, потому что именно с этого конца задача обычно и приходит. Узел на восьми H100 SXM — это 5,6 кВт только на ускорителях плюс процессоры, память, накопители, сетевые карты, вентиляторы и потери блоков питания: в сумме 10–10,5 кВт. На 300 кВт помещается 28–30 таких узлов, то есть примерно 230 карт H100.
На Blackwell плотность выше, а карт меньше: узел из восьми B200 при TDP около 1000–1200 Вт на карту потребляет 14–15 кВт, и в 300 кВт входит 20–21 узел — порядка 165 ускорителей. Стойка GB200 NVL72 забирает 120–132 кВт целиком, так что 300 кВт — это чуть больше двух таких стоек и ничего сверху.
На другом конце спектра — инференс-парк: узел из восьми L40S по 350 Вт укладывается в 5,5 кВт, и 300 кВт превращаются в 54 узла и более 400 карт. Разброс в двадцать раз по числу карт при одной и той же подведённой мощности — ровно та причина, по которой батарею нельзя проектировать раньше, чем определён состав кластера.
Аккумуляторных сборок и систем накопления энергии в каталоге ЗероКвант нет, и мы не занимаемся их поставкой — этот разбор написан для тех, кто проектирует питание под вычислительную нагрузку и хочет сначала понять порядок величин. Наша часть задачи — то, что стоит по другую сторону ИБП.
Прикинуть, во что превращается ваш состав кластера по мощности, теплу и стойкам, можно в калькуляторе мощности ЦОД. Сама вычислительная часть — в каталоге ИИ-ускорителей и серверов с GPU; ИБП для ЦОД, шкафы, PDU и контуры охлаждения — в разделе инфраструктуры ЦОД. Если 300 кВт своей площадки пока нет, а считать нужно уже сейчас, есть аренда вычислительных мощностей, где вся энергетика уже чужая забота.