综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取待计算的含数据中心的区域综合能源系统的基础数据，所述区域综合能源系统包括电力系统、天然气系统和能源站，所述数据中心设置于电力系统和能源站内；考虑数据中心用能时空可调特性，对数据中心能耗及运行特性进行建模，并基于建模结果获得约束条件，构建分布式光伏最大准入容量优化模型；基于所述基础数据对分布式光伏最大准入容量优化模型进行求解，计算获得分布式光伏最大准入容量。与现有技术相比，本发明专利技术能够充分利用数据中心用能的时空可调特性，深度挖掘区域综合能源系统分布式光伏消纳潜力，保证系统安全、经济、低碳运行。行。行。

Calculation method and system of distributed photovoltaic maximum admittance capacity of integrated energy system

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及综合能源优化分配
，尤其是涉及一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法及系统。

技术介绍

[0002]随着技术发展，高比例可再生能源并网成为未来能源系统的典型特征。分布式光伏由于安装场地广泛、便于就近消纳等优势被普遍看好。国际能源署预测，2024年全球分布式光伏装机容量可超过600GW，其中分布式光伏装机容量的增长量将占全球光伏总装机增长量的近一半。如何显著提高能源系统灵活性，实现高比例可再生能源接入后的经济、稳定运行，成为当下研究热点。
[0003]另一方面，随着5G、云计算、人工智能等新一代信息技术蓬勃发展，作为信息系统物理载体的数据中心能耗不断上升，数据中心总用电量日益增长。
[0004]此外，以多能互补、能源梯级利用为特色的综合能源系统具有灵活性更强、能源利用效率更高的优势，将成为未来能源系统的典型形态；且多能源系统的预测、监测、调度等过程也需依赖数据中心作为信息物理载体。因此，有必要在含数据中心的区域综合能源系统背景下，对清洁能源可接入容量极限进行分析。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够保证系统安全、经济、低碳运行的综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法及系统。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，包括以下步骤：
[0008]获取待计算的含数据中心的区域综合能源系统的基础数据，所述区域综合能源系统包括电力系统、天然气系统和能源站，所述数据中心设置于电力系统和能源站内；
[0009]考虑数据中心用能时空可调特性，对数据中心能耗及运行特性进行建模，并基于建模结果获得约束条件，构建分布式光伏最大准入容量优化模型；
[0010]基于所述基础数据对分布式光伏最大准入容量优化模型进行求解，计算获得分布式光伏最大准入容量。
[0011]进一步地，所述分布式光伏最大准入容量优化模型以多个分布式光伏同时并网时的装机容量之和最大为目标。
[0012]进一步地，所述约束条件包括电力系统运行约束、天然气系统运行约束和含数据中心的能源站运行约束。
[0013]进一步地，所述含数据中心的能源站运行约束包括分布式光伏出力约束、数据中心能耗计算模型、数据中心运行约束和燃气轮机运行约束。
[0014]进一步地，所述数据中心能耗计算模型表示为：
[0015]P
dc,t
＝PUE
·
P
IT,t
[0016][0017]式中，P
dc,t
为数据中心在时刻t的总能耗，PUE为数据中心能源使用效率常数，P
IT,t
表示时刻t时IT设备的总能耗，SEV为不同种类服务器集合，S为某种服务器不同工作状态集合，P
sev,s,t
代表t时刻处于s工作状态的sev种类服务器能耗。
[0018]进一步地，所述服务器能耗P
sev,s,t
由静态能耗P
sev,st
和动态能耗P
sev,dy,t
构成，其中，所述动态能耗P
sev,dy,t
与芯片工作频率相关。
[0019]进一步地，所述数据中心运行约束包括数据负载总和约束、服务率总和约束和最大响应时间约束。
[0020]进一步地，所述约束条件还包括电网安全约束和气网安全约束。
[0021]进一步地，将所述分布式光伏最大准入容量优化模型转化为混合整数二阶锥模型后进行求解。
[0022]本专利技术还提供一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算系统，包括：
[0023]一个或多个处理器；
[0024]存储器；和
[0025]被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法的指令。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术在分布式光伏最大准入容量计算模型中首次同时考虑了数据流和能量流对清洁能源消纳的影响，构建了考虑数据中心用能时空可调特性的区域综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算模型并提出相应的求解策略，深度挖掘数据中心用能作为灵活性资源的潜力，促进清洁能源消纳。
[0028]2、本专利技术在考虑配电网能源网络安全约束的基础上，进一步考虑了天然气网络安全约束及电
‑
气能源网络耦合对分布式光伏最大准入容量计算的影响，并计及了数据中心用能时空可调特性对分布式光伏消纳的促进作用，构建了考虑多种异质能源时序特性的典型日场景，充分利用了区域综合能源系统多能耦合及数据中心灵活性用能对清洁能源消纳的促进作用，提高计算可靠性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例构建的含数据中心的区域综合能源系统典型结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例构建的含数据中心的区域综合能源系统的测试算例图；
[0031]图3为分布式光伏及电
‑
气负荷功率系数曲线示意图，其中，(3a)为分布式光伏出力功率系数曲线，(3b)为电负荷功率系数曲线，(3c)为气负荷功率系数曲线；
[0032]图4为各数据中心数据负载到达率示意图；
[0033]图5为各场景下数据中心数据负载量对比示意图，其中，(5a)、(5b)、(5c)为场景2下各数据中心负载量，(5d)、(5e)、(5f)为场景3下各数据中心负载量，(5g)、(5h)、(5i)为场景4下各数据中心负载量；
[0034]图6为数据中心A不同工作状态下的服务器数量示意图，其中，(6a)为场景1，(6b)为场景2；
[0035]图7为各场景下数据中心能耗示意图；
[0036]图8为各场景下系统电功率平衡情况示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0038]数据负载通过数据网络在时间或空间尺度迁移时，数据中心能耗随之进行了时空转移，因此数据中心用能具有显著的时空可调特性。庞大的用能规模和灵活的时空调节能力使数据中心用能成为一种富有潜力的新型灵活性资源。本专利技术在含数据中心的区域综合能源系统中，通过协同调度不同功能区的数据负载，既有助于缓解服务器尖峰时刻发热问题，保障数据中心安全运行；也有利于调节数据中心用能曲线，降低系统峰谷差、促进分布式清洁能源消纳。
[0039]本专利技术提供一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，包括以下步骤：
[0040]S1、获取含数据中心的区域综合能源系统的基础数据，所述区域综合能源系统包括电力系统、天然气系统和能源站，所述数据中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待计算的含数据中心的区域综合能源系统的基础数据，所述区域综合能源系统包括电力系统、天然气系统和能源站，所述数据中心设置于电力系统和能源站内；考虑数据中心用能时空可调特性，对数据中心能耗及运行特性进行建模，并基于建模结果获得约束条件，构建分布式光伏最大准入容量优化模型；基于所述基础数据对分布式光伏最大准入容量优化模型进行求解，计算获得分布式光伏最大准入容量。2.根据权利要求1所述的综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，其特征在于，所述分布式光伏最大准入容量优化模型以多个分布式光伏同时并网时的装机容量之和最大为目标。3.根据权利要求1所述的综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，其特征在于，所述约束条件包括电力系统运行约束、天然气系统运行约束和含数据中心的能源站运行约束。4.根据权利要求3所述的综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，其特征在于，所述含数据中心的能源站运行约束包括分布式光伏出力约束、数据中心能耗计算模型、数据中心运行约束和燃气轮机运行约束。5.根据权利要求4所述的综合能源系统分布式光伏最大准入容量计算方法，其特征在于，所述数据中心能耗计算模型表示为：P
dc,t
＝PUE
·
P
IT,t
式中，P
dc,t
为数据中心在时刻t的总能耗，PUE为数据中心能源使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沈习，王丹阳，程浩忠，吕佳炜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：