[發(fā)明專利]一種可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心資源優(yōu)化調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110041643.0
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112801349A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王然;李仔振;易暢言;朱琨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/11
• 代理公司: 南京合礪專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 32518
• 代理人: 許云花

本發(fā)明公開了一種可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心資源優(yōu)化調(diào)度方法，用于優(yōu)化智能電網(wǎng)中數(shù)據(jù)中心能耗的高成本，高排放問題。所述方法主要通過能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商之間社交關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且建立三者之間的效用函數(shù)，然后轉(zhuǎn)化成雙層博弈問題進行制定最優(yōu)化的策略，實現(xiàn)任務(wù)分配。本發(fā)明所述方法綜合考慮了能源市場，智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商之間的決策影響，最后實現(xiàn)節(jié)能的任務(wù)調(diào)度策略，通過迭代算法得出隨時間變化的電價和最優(yōu)任務(wù)分配策略，以求消耗最少的電費，并達到節(jié)約能源和保護環(huán)境的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心資源優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

智能電網(wǎng)是建立在一體化、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，并實現(xiàn)了電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)保的目標(biāo)。隨著供電及管理設(shè)備數(shù)量的飛速增長，數(shù)據(jù)中心的部署也在快速普及。但隨之而來的能耗和排放問題也越來越變成人們無法忽視的問題。實現(xiàn)經(jīng)濟可靠的電力供應(yīng)的能源生產(chǎn)調(diào)度儼然成為智能電網(wǎng)的重要組成部分。傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度方案通常基于能源生成的高度可預(yù)測性，即傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電量的多少是可預(yù)測和可控制的。而對于智能電網(wǎng)來說，集成的分布式可再生發(fā)電方式卻有著不穩(wěn)定，難以預(yù)測的特點。雖然可再生能源的應(yīng)用緩解了電網(wǎng)中的能耗和環(huán)境等問題，但由于其難以預(yù)測經(jīng)常導(dǎo)致能源利用率不高。由于這些獨特的挑戰(zhàn)，電網(wǎng)運行管理工作者們需要為智能電網(wǎng)設(shè)計一種實時且高效的電力調(diào)度系統(tǒng)。

許多研究者從需求響應(yīng)和動態(tài)定價的角度出發(fā)，實現(xiàn)云數(shù)據(jù)中心與智能電網(wǎng)交互的可持續(xù)性、可靠性等功能。還有研究者從動態(tài)電壓頻率調(diào)整和虛擬機方面切入從而提高能源效率。然而這些研究都不是從根源上減少數(shù)據(jù)中心的能源成本和污染排放。隨著可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展，可再生能源的成本不斷降低并且擁有了更好的儲能技術(shù)使得可再生能源供電成為可能。

然而現(xiàn)在大多數(shù)研究都簡化了可再生能源方面的供應(yīng)，即可再生能源發(fā)電廠都能直接輸送電能給數(shù)據(jù)中心用戶。然而現(xiàn)實中數(shù)據(jù)中心建設(shè)扎堆情況嚴(yán)重，電力資源調(diào)配不均衡和時效性、經(jīng)濟性不高，且也是對于電力資源的一種浪費。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了降低數(shù)據(jù)中心運營商的電費成本支出，實現(xiàn)節(jié)能減排和綜合效益的提升，本發(fā)明提供一種可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心資源優(yōu)化調(diào)度方法。

技術(shù)方案：一種可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心資源優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟：

(1)構(gòu)建關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型，包括建立能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商之間社交關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述能源市場為智能電網(wǎng)提供電子資源，所述智能電網(wǎng)為數(shù)據(jù)中心供電，所述的數(shù)據(jù)中心運營商實現(xiàn)智能電網(wǎng)的電力資源調(diào)度；

(2)分別確定能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商三方的效用函數(shù)；

(3)通過博弈論將能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商之間的調(diào)配關(guān)系轉(zhuǎn)化成雙層博弈問題；

(4)使用迭代法和壓縮映射法分別對任務(wù)分配博弈和能源競爭博弈求解；

(5)數(shù)據(jù)中心運營商依據(jù)最優(yōu)解進行任務(wù)分配，完成智能電網(wǎng)的電能調(diào)度。

進一步的，步驟(1)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型中，能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商之間通過雙向連接的通信線路交換信息，且所述智能電網(wǎng)僅向本區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)中心供電，能源市場與數(shù)據(jù)中心之間通過智能電網(wǎng)實現(xiàn)電能供給。具體的，每層個體之間通過雙向連接的通信線路交換信息，并且智能電網(wǎng)只能給自己區(qū)域所在的數(shù)據(jù)中心供電，而市場與數(shù)據(jù)中心之間并無直接聯(lián)系只能將電能出售給智能電網(wǎng)。

設(shè)定環(huán)境中有一個能源市場，I個智能電網(wǎng)和智能電網(wǎng)覆蓋區(qū)域下的I個數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心運營商根據(jù)電價和電力機組的排放功耗參數(shù)決定如何在這I個數(shù)據(jù)中心上分配任務(wù)。

進一步的，步驟(2)中，所述能源市場、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心運營商對應(yīng)的效益函數(shù)的公式分別表示如下：

市場收益最大化：