数据中心负荷需求响应潜力评估方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供了数据中心负荷需求响应潜力评估方法、系统、设备及介质，包括：获取多地域分布的数据中心设备参数；将数据中心设备参数分别带入预先构建的功率调节上限模型和功率调节下限模型，得到功率调节上限和功率调节下限；基于功率调节上限和功率调节下限确定数据中心负荷需求响应潜力；其中，功率调节上限模型和功率调节下限模型是基于数据中心的总用电功耗以及多种负荷调节的约束条件构建而成。本发明专利技术以总用电功耗以及多种负荷调节的约束条件构建功率调节上下限模型，再利用功率调节上下限模型和数据中心设备参数确定的功率调节上限和功率调节下限得到数据中心的负荷需求响应潜力，可准确的评估了数据中心负荷需求响应潜力。响应潜力。响应潜力。

【技术实现步骤摘要】
数据中心负荷需求响应潜力评估方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及电力需求响应
，具体涉及数据中心负荷需求响应潜力评估方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]能源转型背景下新能源将实现跨越式发展，高比例的可再生能源接入电网面临间歇性、波动性、消纳困难等问题，对电力系统的灵活性、安全性、经济性提出了挑战。需求响应是解决上述问题的重要手段，作为典型的高能耗负荷，数据中心是一种同时具备时间和空间负荷调节潜力的需求响应资源。
[0003]目前许多学者在数据中心内应用一种或多种负荷调节手段，研究了数据中心参与价格型或激励型需求响应项目的调控策略，但缺乏对数据中心负荷调节潜力的量化分析，数据中心在基线负荷上的功率下调空间和上调空间并不明确，不利于充分挖掘数据中心的需求响应潜力，导致对数据中心的需求响应潜力评估的准确性较低。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术数据中心在基线负荷上的功率下调空间和上调空间不明确，导致对数据中心的需求响应潜力评估不准确的问题，本专利技术提出了一种数据中心负荷需求响应潜力评估方法，包括：
[0005]获取多地域分布的数据中心的设备参数；
[0006]将所述数据中心的设备参数分别带入预先构建的功率调节上限模型和功率调节下限模型，得到所述数据中心对应的功率调节上限和功率调节下限；
[0007]基于所述功率调节上限和所述功率调节下限确定所述数据中心的负荷需求响应潜力；
[0008]其中，所述功率调节上限模型和功率调节下限模型是基于所述数据中心的总用电功耗及多种负荷调节的约束条件构建而成。
[0009]优选的，所述功率调节下限模型的构建包括：
[0010]以所述数据中心的总用电功耗最低为目标函数，构建下限目标函数；
[0011]为所述下限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；
[0012]根据所述下限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束、制冷系统功耗约束构建功率调节下限模型。
[0013]优选的，所述功率调节上限模型的构建包括：
[0014]以所述数据中心的总用电功耗最高为目标函数，构建上限目标函数；
[0015]为所述上限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；
[0016]根据所述上限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束、制冷系统功耗约束构建功率调节上限模型。
[0017]优选的，所述数据中心的总用电功耗按下式计算：
[0018][0019]式中，p
i，t
为数据中心i在t时段的总用电功耗，为数据中心i在t时段的IT设备功耗，为数据中心i在t时段的制冷系统功耗，为数据中心i的其他系统在t时段的功耗。
[0020]优选的，所述数据中心i在t时段的IT设备功耗按下式计算：
[0021][0022]式中，为数据中心i在t时段的服务器功耗，为数据中心i在t时段的网络传输功耗。
[0023]优选的，所述数据中心i在t时段的服务器功耗按下式计算：
[0024][0025]式中，为处理交互式工作负载的服务器数量，为处理批处理工作负载的活跃服务器数量，为数据中心i内处理交互式工作负载的活跃服务器在t时段的平均CPU利用率，和分别为数据中心i中活跃服务器在空闲状态和满载状态下的功耗，为数据中心i内处理批处理工作负载j的活跃服务器在t时段的平均CPU利用率，λ
i，δ，t
为数据中心i在t时段来自前端代理δ的交互式工作负载的平均到达速率，为数据中心i内的服务器处理交互式工作负载的平均服务速率，为数据中心i内的服务器处理批处理工作负载j的速率，Δt为一个时段的长度，b
i，j，t
为数据中心i在t时段处理完成的批处理工作负载j的数量。
[0026]优选的，所述数据中心i在t时段的制冷系统功耗按下式计算：
[0027][0028]式中，为数据中心i的制冷系统在t时段的冷功率；为数据中心i的制冷系统能效比。
[0029]优选的，所述地理负载均衡约束包括：工作负载平衡约束和工作负载处理延迟约束。
[0030]优选的，所述批处理工作负载调度约束包括：工作负载处理延迟约束和工作负载处理能力约束。
[0031]优选的，所述制冷系统功率调节约束如下式所示：
[0032][0033]式中，和分别为保证数据中心i正常运行的最低温度、最高温度，为数据中心i在t时段的室内温度。
[0034]优选的，所述室内温度按下式计算：
[0035][0036]式中，为数据中心i在t
‑
1时段的室内温度，为数据中心i在t时段的室外温度，Δt为一个时段的长度，R
i
和C
i
分别为数据中心i的等效热阻、等效热容，为数据中心i在t时段的IT设备功耗，为数据中心i的其他系统在t时段的功耗，为数据中心i的制冷系统在t时段的冷功率。
[0037]再一方面本专利技术还提供了一种数据中心负荷需求响应潜力评估系统，包括：
[0038]获取模块，用于获取多地域分布的数据中心的设备参数；
[0039]计算模块，用于将所述数据中心的设备参数分别带入预先构建的功率调节上限模型和功率调节下限模型，得到所述数据中心对应的功率调节上限和功率调节下限；
[0040]潜力确定模块，用于基于所述功率调节上限和所述功率调节下限确定所述数据中心的负荷需求响应潜力；
[0041]其中，所述功率调节上限模型和功率调节下限模型是基于所述数据中心的总用电功耗以及多种负荷调节的约束条件构建而成。
[0042]优选的，所述功率调节下限的构建包括：
[0043]以所述数据中心的总用电功耗最低为目标函数，构建下限目标函数；
[0044]为所述下限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；
[0045]根据所述下限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束、制冷系统功耗约束构建功率调节下限模型。
[0046]优选的，所述功率调节上限模型的构建包括：
[0047]以所述数据中心的总用电功耗最高为目标函数，构建上限目标函数；
[0048]为所述上限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；
[0049]根据所述上限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心负荷需求响应潜力评估方法，其特征在于，包括：获取多地域分布的数据中心的设备参数；将所述数据中心的设备参数分别带入预先构建的功率调节上限模型和功率调节下限模型，得到所述数据中心对应的功率调节上限和功率调节下限；基于所述功率调节上限和所述功率调节下限确定所述数据中心的负荷需求响应潜力；其中，所述功率调节上限模型和功率调节下限模型是基于所述数据中心的总用电功耗及多种负荷调节的约束条件构建而成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率调节下限模型的构建包括：以所述数据中心的总用电功耗最低为目标函数，构建下限目标函数；为所述下限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；根据所述下限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束、制冷系统功耗约束构建功率调节下限模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率调节上限模型的构建包括：以所述数据中心的总用电功耗最高为目标函数，构建上限目标函数；为所述上限目标函数设置地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束和制冷系统功耗约束；根据所述上限目标函数和地理负载均衡约束、批处理工作负载调度约束、制冷系统功率调节约束、负载量约束、活跃服务器数量约束、制冷系统功耗约束构建功率调节上限模型。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据中心的总用电功耗按下式计算：式中，p
i，t
为数据中心i在t时段的总用电功耗，为数据中心i在t时段的IT设备功耗，为数据中心i在t时段的制冷系统功耗，为数据中心i的其他系统在t时段的功耗。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据中心i在t时段的IT设备功耗按下式计算：式中，为数据中心i在t时段的服务器功耗，为数据中心i在t时段的网络传输功耗。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数据中心i在t时段的服务器功耗按下式计算：式中，为处理交互式工作负载的服务器数量，为处理批处理工作负载的活跃服
务器数量，为数据中心i内处理交互式工作负载的活跃服务器在t时段的平均CPU利用率，和分别为数据中心i中活跃服务器在空闲状态和满载状态下的功耗，为数据中心i内处理批处理工作负载j的活跃服务器在t时段的平均CPU利用率，λ
i，δ，t
为数据中心i在t时段来自前端代理的交互式工作负载的平均到达速率，为数据中心i内的服务器处理交互式工作负载的平均服务速率，为数据中心i内的服务器处理批处理工作负载j的速率，Δt为一个时段的长度，b
i，j，t
为数据中心i在t时段处理完成的批处理工作负载j的数量。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据中心i在t时段的制冷系统功耗按下式计算：式中，为数据中心i的制冷系统在t时段的冷功率；为数据中心i的制冷系统能效...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金斗，陈宋宋，武亚杰，陈珂，陈天恒，李野，丁一，赵晨阳，周颖，宫飞翔，龚桃荣，徐玉婷，高赐威，王旭东，张文翰，尚学军，戚艳，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：