[發(fā)明專利]一種數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110905770.0
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113779759A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方家琨;吳云蕓;薛熙臻;艾小猛;姚偉;文勁宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/04
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

1.一種數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法，其特征在于，包括：

S1，基于當(dāng)前預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)所述數(shù)據(jù)中心各時(shí)刻消耗能量與產(chǎn)生能量之差與相應(yīng)系數(shù)的乘積的累加，建立實(shí)時(shí)能量管理模型，所述數(shù)據(jù)中心包括電源模塊、能耗模塊、儲電模塊、蓄冷模塊和電能交換模塊；

S2，以所述能耗模塊執(zhí)行的批處理負(fù)荷量、所述儲電模塊的充、放電功率以及所述蓄冷模塊的蓄、放冷功率為決策變量集合，將所述實(shí)時(shí)能量管理模型重構(gòu)為馬爾科夫決策過程；

S3，分別對所述馬爾科夫決策過程中狀態(tài)變量隊(duì)列中的批處理負(fù)荷量、儲電量和蓄冷量進(jìn)行值函數(shù)近似，將預(yù)先離線訓(xùn)練得到的隊(duì)列中的批處理負(fù)荷量近似值函數(shù)、儲電量近似值函數(shù)以及蓄冷量近似值函數(shù)進(jìn)行組合，得到三維近似值函數(shù)，并將所述三維近似值函數(shù)代入所述馬爾科夫決策過程中的貝爾曼方程；

S4，求解所述貝爾曼方程，得到全局最優(yōu)的決策變量集合，并基于所述全局最優(yōu)的決策變量集合管理所述能耗模塊、儲電模塊和蓄冷模塊。

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法，其特征在于，所述S1之前還包括：

S0′，基于隨機(jī)因素的日前預(yù)測值和誤差分布信息生成多個(gè)訓(xùn)練場景；

S0″，以第一個(gè)訓(xùn)練場景為初始場景，求解當(dāng)前訓(xùn)練場景下所述數(shù)據(jù)中心全局最優(yōu)的決策變量集合，并將求解過程中當(dāng)前訓(xùn)練場景的值函數(shù)作為下一訓(xùn)練場景的值函數(shù)初值；

S0″′，重復(fù)執(zhí)行所述S0″直至求解最后一個(gè)訓(xùn)練場景下所述數(shù)據(jù)中心全局最優(yōu)的決策變量集合，求解過程中最后一個(gè)訓(xùn)練場景的值函數(shù)為預(yù)先離散訓(xùn)練得到的值函數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)能量管理模型為：

其中，F(xiàn)為當(dāng)前預(yù)設(shè)時(shí)段T內(nèi)所述數(shù)據(jù)中心的總電能成本，α^t和β^t分別為所述數(shù)據(jù)中心在t時(shí)刻的輸入能量成本系數(shù)和輸出能量成本系數(shù)，Δt為相鄰兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)長，和分別為所述數(shù)據(jù)中心在t時(shí)刻的消耗能量和產(chǎn)生能量。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法，其特征在于，所述能耗模塊包括IT設(shè)備和制冷設(shè)備，所述實(shí)時(shí)能量管理模型滿足IT設(shè)備約束、制冷設(shè)備約束、儲電模塊約束和蓄冷模塊約束，其中：

所述IT設(shè)備約束包括：服務(wù)等級協(xié)議約束、數(shù)據(jù)中心容量約束、IT設(shè)備數(shù)量約束、CPU利用率裕度約束和IT設(shè)備總能耗約束；

所述制冷設(shè)備約束包括：制冷設(shè)備總能耗約束、冷水機(jī)組能耗約束、CRAH單元能耗約束和水泵能耗約束；

所述儲電模塊約束包括：儲電充放電狀態(tài)約束、儲電充放電功率上下限約束和儲電模塊容量與最低電量水平約束；

所述蓄冷模塊約束包括：蓄放冷狀態(tài)約束、蓄放冷功率上下限約束、蓄冷模塊容量與最低能量水平約束以及冷水機(jī)與蓄冷模塊交互約束。

5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)能量管理方法，其特征在于，所述馬爾科夫決策過程為：

M_t＝{S_t,x_t,W_t,f_t^trans,C_t}

其中，M_t為所述馬爾科夫決策過程，S_t為狀態(tài)變量集合，x_t為所述決策變量集合，W_t為外部信息集合，f_t^trans為狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，C_t為能量管理目標(biāo)函數(shù)，Δt為相鄰兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)長，d^t-Δt為t-Δt時(shí)刻執(zhí)行的批處理負(fù)荷量，Q^t為t時(shí)刻隊(duì)列中的批處理負(fù)荷量，Batt^t和TS^t分別為t時(shí)刻所述儲電模塊的儲電量和所述蓄冷模塊的蓄冷量，a^t和b^t分別為t時(shí)刻到達(dá)的交互式負(fù)荷和到達(dá)的批處理負(fù)荷，為t時(shí)刻所述電源模塊產(chǎn)生的能量，α^t為輸入至所述數(shù)據(jù)中心的電能的成本參數(shù)，分別為a^t、b^t、α^t的預(yù)測誤差。