[發明專利]一種數據中心可再生能源平滑化供電方法

有效

• 申請號: 201710609143.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107248755B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 華宇;劉心馨;馮丹;陽玲;孫園園
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張建偉;曹葆青

1.一種數據中心可再生能源平滑化供電方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)可再生能源平滑化：判別當前電網所用可再生能源功率方差是否大于等于預定的閾值，是則認定可再生能源供電處于波動供能階段，轉步驟(2)；否則為穩定供能階段，轉步驟(3)；

(2)通過數據中心供電系統中的電能存儲設備進行充放電操作，按下述操作平滑該供能階段中可再生能源供能的波動，然后轉步驟(3)；

平滑操作如下：對每個屬于波動供能階段的時段分別進行平滑；采取保持該時段供電平穩的最優電能存儲設備充放電策略；該策略確定了在每個粒度時間內電能存儲設備應該放電或充電的總功率，從而使得在每個時段內，最終供應給數據中心的可再生能源是平滑穩定的；

(3)負載適配：采用基于貪心算法的負載延遲算法，對系統中的任務負載分類和排序；

所述任務負載分為兩類，一類是實時負載，另一類是可延遲負載；

對于實時負載立即執行；

對可延時負載按可延時時間從小到大排序，在滿足任務負載所要求的最遲開始時間的條件下，將可延遲的任務負載延遲到該負載使用可再生能源最多的時間段運行。

2.根據權利要求1所述的一種數據中心可再生能源平滑化供電方法，其特征在于，所述步驟(1)中閾值確定方法如下：

該閾值是根據當地可再生能源歷史數據及預測數據，取供電時段可再生能源總功率方差值的20％-30％作為穩定供能階段；

所述時段指將供電時間按固定時長劃分成的時間區間，固定時長可取30-90分鐘。

3.根據權利要求1所述的一種數據中心可再生能源平滑化供電方法，其特征在于，所述步驟(2)中，電能存儲設備采用最優充放電策略實現平滑供電，具體步驟如下：

將各個可再生能源供電的時段，按1-10分鐘的固定時長，劃為m個時間粒度；U＝(u₁u₂...u_m)表示每個時間粒度上可再生能源發電總功率；S＝(s₁s₂...s_m)^T表示每個時間粒度上電能存儲設備被可再生能源充電或放電的功率；其中s_i為正表示在第i時間粒度電池放電|s_i|，用于補充當前不充足的可再生能源；s_i為負則表示在第i時間粒度可再生能源充足，向電池充電|s_i|；A＝U+S，即

A=U+S=a1a2...am=u1+s1u2+s2...um+sm]]>

為在該時段內每個時間粒度經過電池充電或放電操作后，最終提供給數據中心的可再生能源的功率；

對目標函數σ_A求極小值，用于使該時段可再生能源平滑化，從而使得經過電池充電或放電優化后的可再生能源波動方差最小，即求解如下所示的非線性約束優化問題，從而得到A：

minσA=1mΣi=1m(ai-μ)2]]> 1

以上目標函數各變量約束條件為：

∀i∈[1,m],0≤|si|≤0.9M,si≥00≤|si|≤ui,si<0]]>

∀i∈[1,m],0.1M≤|Σi=1ist|≤M]]>

其中M為配備的電能存儲設備的最大容量；μ是u_i(i∈[1,m])的算術平均值，表示任取；

根據求出使目標函數中的σ_A達到最小值的電池充放電功率|s_i|，即可得到電能存儲設備的充放電功率S。

4.根據權利要求1所述的一種數據中心可再生能源平滑化供電方法，其特征在于，所述步驟(3)中，負載延遲算法具體步驟如下：

計算任務負載數據集里各個任務要消耗的能源數量；

建立任務調度隊列，將每個任務按其可延時時間從小到大排序，插入到任務調度隊列中，其中可延時時間即剩余空閑時間，其定義為各個任務要求的最晚完成時間減去該任務需要的運行時間和當前時間；按先入先出順序調度待調度隊列中的各項任務，即對時間更為緊急的任務優先執行負載延遲算法，以此決定該任務實際的執行時間；

具體地，對于每個擬執行的任務，先判斷其剩余空閑時間是否大于0，若剩余空閑時間不大于0，則無論可再生能源是否充足都必須立刻執行該任務；若剩余空閑時間大于0，選擇在滿足最遲開始時間的條件下、該任務能夠最多地使用可再生能源的時段作為其最優執行時間。