[發明專利]考慮數據中心調節潛力的有源配電網運行靈活性提升方法

有效

• 申請號: 202010921222.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112103997B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 冀浩然;陳思睿;王成山;李鵬;趙金利;宋關羽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種考慮數據中心調節潛力的有源配電網運行靈活性提升方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據選定的有源配電網，輸入有源配電網的基本參數信息，包括網絡拓撲及參數信息、數據中心的接入位置及數據負載變化曲線、負荷接入位置及功率變化曲線、分布式電源接入位置及出力曲線、智能軟開關接入位置和容量、系統基準電壓和基準功率；

2)依據步驟1)提供的有源配電網參數信息，建立數據中心靈活運行調度模型，包括：基于分段線性化的數據中心功耗約束、延遲敏感型數據負載處理延遲約束、延遲容忍型數據負載時間轉移策略和數據負載空間分配策略、計算能力約束；其中，

所述的基于分段線性化的數據中心功耗約束表示為：

式(1)中，表示t時段節點i處數據中心消耗的有功功率；表示t時段節點i處數據中心內服務器消耗的有功功率；表示t時段節點i處數據中心內冷卻設備消耗的有功功率；表示t時段節點i處數據中心內輔助供電設備消耗的有功功率；m_i,t表示t時段節點i處數據中心處于活躍狀態的服務器數量；k₁、k₂和k₃分別表示各分段折線斜率；m₁、m₂、m₃和m₄分別表示服務器設備功耗曲線分段線性化后4個折線點的橫坐標值；α_1,i表示節點i處數據中心設備功耗比例系數；β_1,i和β_2,i分別表示節點i處數據中心內服務器和其余設備的固定功耗；PUE_i表示節點i處數據中心電能利用效率；

引入連續變量α_i,t,k,k＝1,2,3,4和二進制變量γ_i,t,l,l＝1,2,3，所述的t時段節點i處數據中心內服務器消耗的有功功率進一步線性化表示為：

式(2)中，P_k表示服務器設備功耗曲線上分段線性化后第k個折線點的縱坐標值；二進制變量γ_i,t,l表示t時段節點i處數據中心活躍服務器數量所處的分段區間l；α_i,t,k表示t時段節點i處數據中心服務器消耗的有功功率中P_k的權重參數；m_k表示服務器設備功耗曲線分段線性化后第k個折線點的橫坐標值；

所述的延遲敏感型數據負載處理延遲約束表示為：

式(3)中，N_s表示前端服務器個數；N_n表示網絡節點總數；d_i,f,t表示t時段節點i處數據中心處理的f類延遲敏感型數據負載量；λ_i,δ,f,t表示t時段前端服務器δ向節點i處數據中心傳輸的f類延遲敏感型數據負載量；λ_i,j,f,t表示t時段節點j處數據中心向節點i處數據中心傳輸的f類延遲敏感型數據負載量；表示t時段節點i處數據中心向其它數據中心轉移的f類延遲敏感型數據負載總量；m_i,t表示t時段節點i處數據中心處于活躍狀態的服務器數量；μ_i表示節點i處數據中心每臺服務器數據計算效率；D_f表示f類延遲敏感型數據負載的延遲容忍時間；

所述的延遲容忍型數據負載時間轉移策略和數據負載空間分配策略分別表示為：

延遲容忍型數據負載時間轉移策略：

所述數據負載空間分配策略：

式(4)、(5)中，N_s表示前端服務器個數；N_n表示網絡節點總數；N_ρ表示f類延遲容忍型數據負載類型總數；Δλ_i,f,t表示t時段節點i處數據中心內f類延遲容忍型數據負載變化量；λ_i,δ,f,t表示t時段前端服務器δ向節點i處數據中心傳輸的f類延遲容忍型數據負載量；λ_i,j,f,t表示t時段節點j處數據中心向節點i處數據中心傳輸的f類延遲容忍型數據負載量；表示t時段節點i處數據中心向其它數據中心轉移的f類延遲容忍型數據負載總量；d_i,f,t表示t時段節點i處數據中心處理的f類延遲容忍型數據負載量；E_i,f,t表示t時段節點i處數據中心存儲的f類延遲容忍型數據負載總量；E_i,f,T和表示計算服務結束和開始時刻節點i處數據中心存儲的f類延遲容忍型數據負載總量；Δt表示每個時段的時長；E_i,max表示節點i處數據中心數據負載存儲上限；表示t′時段結束時刻應處理完成的f類延遲容忍型數據負載總量；L_δ,f,t表示t時段前端服務器δ傳輸的f類延遲容忍型數據負載總量；t₀表示數據中心運行初始時段；t_f表示f類延遲容忍型數據負載的延遲容忍時間；L_i,f,t表示t時段節點i處數據中心接受來自其他數據中心的f類延遲容忍型數據負載總量；λ_j,i,f,t表示t時段節點i處數據中心向節點j處數據中心傳輸的f類延遲容忍型數據負載量；和分別表示t時段節點i處數據中心接受及傳輸數據負載狀態標志位，當為1時，表示t時段節點i處數據中心接受來自其他數據中心傳輸的數據負載，當為1時，表示t時段節點i處數據中心向其他數據中心傳輸數據負載；

所述的計算能力約束表示為：

式(6)中，表示f類數據負載類型總數，包括f類延遲敏感型與f類延遲容忍型；d_i,f,t表示t時段節點i處數據中心處理的f類數據負載量；CR_i,t表示t時段節點i處數據中心的數據計算效率；μ_i表示節點i處數據中心每臺服務器數據計算效率；m_i,t表示t時段節點i處數據中心處于活躍狀態的服務器數量；M_i表示節點i處數據中心服務器總數；

3)建立含數據中心的配電網運行靈活性提升模型，包括：設定有源配電網電壓偏差程度、線路負載率越限程度和運行損耗之和最小為目標函數，分別考慮有源配電網靈活運行約束、智能軟開關運行約束、數據中心靈活運行調度模型約束；

4)將步驟3)得到的含數據中心的配電網運行靈活性提升模型采用二階錐規劃方法進行求解，輸出求解結果，包括：有源配電網的電壓水平、線路負載率和運行損耗、智能軟開關的時序輸出功率和數據中心的數據負載靈活調度策略。

2.根據權利要求1所述的考慮數據中心調節潛力的有源配電網運行靈活性提升方法，其特征在于，步驟3)所述的設定有源配電網電壓偏差程度、線路負載率越限程度和運行損耗之和最小為目標函數表示為：

式(7)中，C表示目標函數；C_B表示線路負載率越限程度；C_V表示電壓偏差程度；C_P表示數據中心功耗；C_I表示網絡運行損耗；ω₁、ω₂、ω₃和ω₄分別表示C_B、C_V、C_P、C_I的權重參數；N_T表示總時間段數；N_L表示網絡線路總數；N_n表示網絡節點總數；表示t時段線路ij的負載裕度；表示t時段節點i的電壓裕度；l_ij,t表示t時段線路ij電流幅值平方；v_i,t表示t時段節點i電壓幅值的平方；表示線路ij的電流期望閾值；和分別表示節點電壓的期望閾值；表示t時段節點i處數據中心消耗的有功功率；r_ij表示線路ij的電阻值。