[發(fā)明專利]一種多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生應(yīng)用管理調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011196838.4
• 申請日: 2020-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN112306658A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬覃峰;唐學(xué)用;宋炎侃;萬會(huì)江;袁小清;于智同;范翔;雷金勇;李慶生;艾鵬;顏霞;譚斌;何向剛
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發(fā)明公開了一種多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生應(yīng)用管理調(diào)度方法，包括：利用深度優(yōu)先搜索的多能源設(shè)備數(shù)字孿生復(fù)雜應(yīng)用依賴關(guān)系梳理策略，構(gòu)建規(guī)劃和運(yùn)行優(yōu)化應(yīng)用的分層集和路徑集；根據(jù)識(shí)別計(jì)算任務(wù)在分層集中的位置，利用貪心算法的多能源設(shè)備數(shù)字孿生計(jì)算任務(wù)調(diào)度管理策略，通過識(shí)別每個(gè)計(jì)算任務(wù)的位置和權(quán)重綜合衡量其優(yōu)先度；基于計(jì)算任務(wù)的優(yōu)先度得到每個(gè)計(jì)算任務(wù)的先后調(diào)用和執(zhí)行順序；調(diào)用并執(zhí)行調(diào)度列表首位的計(jì)算任務(wù)，緩存其數(shù)據(jù)結(jié)果，并將其在調(diào)度列表中清除，直到調(diào)度列表為空，清除緩存數(shù)據(jù)，完成多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生應(yīng)用管理調(diào)度。本發(fā)明使調(diào)度和管理的目標(biāo)更加明確，且能夠提升多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生復(fù)雜應(yīng)用的計(jì)算效率和響應(yīng)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用管理調(diào)度的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生應(yīng)用管理調(diào)度方法。

背景技術(shù)

多能源系統(tǒng)是指含有大量分布式(風(fēng)、光、燃?xì)狻?chǔ)能)發(fā)電單元、可控負(fù)荷和復(fù)雜控制系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)。由于此類網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模龐大、動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜、建模仿真困難，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制工具已經(jīng)無法滿足針對配電網(wǎng)多種能源、多時(shí)間尺度、多業(yè)務(wù)協(xié)同的分析需求，而此時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)為增強(qiáng)對智能電網(wǎng)的認(rèn)知和調(diào)控提供了新契機(jī)，通過在數(shù)字空間中構(gòu)造多能源系統(tǒng)的虛擬鏡像，進(jìn)而刻畫出交直流互聯(lián)電網(wǎng)的復(fù)雜潮流改變和多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)過程，將幫助系統(tǒng)運(yùn)營商發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)、優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式和改進(jìn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。

構(gòu)建多能源系統(tǒng)的數(shù)字孿生體，其目的是進(jìn)一步集成多能源系統(tǒng)全生命周期中的系統(tǒng)規(guī)劃、建模仿真、運(yùn)行優(yōu)化等不同的應(yīng)用模塊，一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用可能依賴多個(gè)異構(gòu)的計(jì)算任務(wù)，不同的任務(wù)之間可能存在信息交互、前后依賴和邏輯觸發(fā)關(guān)系，因此，數(shù)子孿生體也面臨異構(gòu)任務(wù)之間的交互機(jī)制，在這一層面，多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生任務(wù)之間所交互的信息除了數(shù)據(jù)流以外，還包括控制任務(wù)執(zhí)行的順序、任務(wù)之間的觸發(fā)邏輯等信息，其本質(zhì)是對多種異構(gòu)的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度管理，來確定每個(gè)任務(wù)的先后執(zhí)行順序，從而在給定計(jì)算資源的基礎(chǔ)上，能夠最大化提升復(fù)雜應(yīng)用的計(jì)算效率，因此，需要關(guān)注多能源系統(tǒng)數(shù)字孿生中不同任務(wù)在處理復(fù)雜應(yīng)用的配合關(guān)系，明確復(fù)雜應(yīng)用對不同功能性計(jì)算任務(wù)的先后調(diào)用順序，進(jìn)而提升復(fù)雜應(yīng)用的計(jì)算效率。

依據(jù)服務(wù)模式和調(diào)度對象的不同，可分為資源調(diào)度與任務(wù)調(diào)度兩種；資源調(diào)度本質(zhì)上是一個(gè)組合優(yōu)化問題，現(xiàn)有研究主要以降低服務(wù)器的資源閑置率以及單位時(shí)間內(nèi)能耗等為主要優(yōu)化目標(biāo)，很多的組合優(yōu)化問題都是NP-hard難題，在解決此類組合優(yōu)化問題時(shí)，目前應(yīng)用最廣泛的就是啟發(fā)式算法，包括遺傳算法和模擬退火算法等，本發(fā)明為任務(wù)調(diào)度算法，因此以下著重介紹現(xiàn)有的任務(wù)調(diào)度算法。

目前廣泛使用的任務(wù)調(diào)度算法主要有Min-min算法、Max-min算法和先到先服務(wù)算法。

Min-min算法的基本思想為優(yōu)先選擇最早可用且計(jì)算能力最快的計(jì)算資源，并分配調(diào)度可在最短時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)，然后執(zhí)行，因此，單個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間最短，從而使得總體任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間最短，為獲得每個(gè)任務(wù)的最早開始執(zhí)行時(shí)間和需要的計(jì)算資源，Min-min算法需要得到每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的最短完成時(shí)間，從而完成任務(wù)與計(jì)算資源的映射，雖然這種算法使得完成任務(wù)整體所需的時(shí)間最短，會(huì)導(dǎo)致任務(wù)的執(zhí)行容易集中在某個(gè)計(jì)算能力較強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)上，使得負(fù)載嚴(yán)重失衡，系統(tǒng)整體的資源利用率不高，因此Min-min算法在處理小型任務(wù)時(shí)性能更好。

Max-min算法與Min-min算法類似，但是優(yōu)先處理完成時(shí)間最長的任務(wù)，在計(jì)算得到每個(gè)任務(wù)在資源上的運(yùn)行時(shí)間后，在任務(wù)隊(duì)列中選取完成時(shí)間最長的任務(wù)分配資源，并在隊(duì)列中刪除任務(wù)，然后以相同的方式處理執(zhí)行隊(duì)列中的待執(zhí)行任務(wù)，與Min-min算法相比，Max-min算法在處理少量大型任務(wù)時(shí)性能更好，但同樣的，也容易造成負(fù)載失衡，個(gè)別資源的占用率高。

先到先服務(wù)算法的任務(wù)按照到達(dá)的先后順序進(jìn)行排列，形成任務(wù)隊(duì)列，在進(jìn)行任務(wù)調(diào)度時(shí)，最先到達(dá)的任務(wù)從隊(duì)頭取出并執(zhí)行，當(dāng)有新的任務(wù)達(dá)到時(shí)，將其加入到隊(duì)尾，隊(duì)列中的任務(wù)優(yōu)先級一致，一個(gè)任務(wù)在運(yùn)行時(shí)獨(dú)占資源，不會(huì)發(fā)生搶占資源的情況，這種算法是一種公平算法，但是由于沒有考慮到任務(wù)的大小以及資源的處理能力，使得整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率無法最大化。