【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力需求侧管理的需求响应；尤其涉及一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法。
技术介绍
1、随着全球分布的数据中心大量部署和云计算服务需求激增，其高运行能耗和碳污染问题日益严重。针对这种新兴的高能耗负荷，如何缓和数据中心碳足迹的有害影响成为一项重要挑战。基于数据中心计算负荷的灵活可控性和全球多区域可再生能源时空分布互补性，提出基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法。通过延时容忍型任务，在多数据中心间的空间迁移，满足计算负荷与清洁能源出力在大时间尺度上匹配，并配合任务在单体数据中心的时域迁移，实时追踪可再生能源功率波动以最大化消纳可再生能源，从而以时空优化互补的方式实现多数据中心高运行能耗所造成碳排放的时空转移，实现碳中和。
2、目前，关于数据中心参与节能减排已有广泛研究，例如cupelli l，schütz t，jahangirip在文献《ieee transactions on industrial informatics，2018，14(11)：5087-5099.》提出协同制冷系统、it负载及储能的需求响应以实时调整能耗。但目前的研究都仅考虑单个数据中心，并未考虑当前迅猛发展的全球化多数据中心集群；因此不能实现任务负荷与可再生能源的最优匹配，不能降低不同规模的多数据中心碳排放量缓解多数据中心集群碳污染，实现大规模部署数据中心碳中和等技术缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于计算负荷时空特性迁移的
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，所述方法包括：
4、步骤1、获取数据中心dc在时段内的功耗量；
5、步骤2、将所述dc功耗量带入数据中心负荷模型，计算获得单体数据中心和光网络功耗导致的总碳排放。
6、所述数据中心dc在时段内的功耗量包括dc消耗的电网平均功率和数据中心间骨干光网络设备运行功耗。
7、获取数据中心dc在时段内的功耗量的方法包括：获取单体数据中心负荷包括服务器功耗、制冷和照明功耗，带入单体数据中心功耗模型，获得单体数据中心内服务器集群的功耗模型，如下式所示：
8、
9、式中：为时段t内服务器集群功耗；n为单体数据中心中服务器总数；ppeak和pidle分别为单台服务器的满载功率和空载功率；μd为数据中心d中服务器计算资源利用率；
10、获取数据中心光骨干网中网元节点传输流量、传输单位流量所消耗的功耗和骨干光网络交换设备基础功耗代入数据中心间骨干光网络设备运行功耗模型，如下式所示：
11、
12、式中：ptnet为光网络总功耗；v为光骨干网中的网元节点集合；li为网元i的传输流量；pdyna为基本网元i传输单位流量所消耗的功耗；pbase表示骨干光网络交换设备的基础功耗。
13、将所述dc功耗量带入数据中心负荷模型，计算获得单体数据中心和光网络功耗导致的总碳排放的方法包括：
14、步骤2.1、预先基于数据中心的计算任务，同时考虑总碳排放最低构建约束条件；包括数据中心供-用电平衡约束、数据中心承载计算负荷约束、数据中心互联网络传输约束；
15、步骤2.2、基于数据中心的计算任务，同时考虑总碳排放最低构建目标函数。
16、数据中心供-用电平衡约束，如下式所示：
17、
18、
19、
20、式中：为时段t内通过配电系统注入的单体数据中心d所消耗的电网平均功率；为时段t内注入单体数据中心d所消耗的风电平均功率；为时段t内注入单体数据中心d所消耗的光伏平均功率；为时段t内服务器集群功耗；pue为电能利用效率用以表述服务器功耗与数据中心总功耗的比例；为风电最大出力；为光伏最大出力；
21、数据中心承载计算负荷约束，如下式所示：
22、0≤tdelay≤tddl-taar-δtproc
23、0≤μd≤μd,max
24、式中tdelay为任务因改变执行时间而造成的延时；tddl为任务最终完成时刻；taar为任务到达时刻；δtproc为处理任务所需时间；μd为服务器占用率；μd,max为服务器占用率上限；
25、数据中心互联网传输约束，如下式所示：
26、
27、式中：lij表示网络交换设备i向节点j迁移任务对应的流量；ri为通过网络交互设备i流入其连接数据中心的净接收流量；λ为任务迁移路径；d、d′为具体路径；d为网络交换设备集合。
28、0≤lij≤bij,i,j∈v,(i,j)∈e
29、式中：e为链路集合；lij表示网络交换设备i向节点j迁移任务对应的流量；bij为节点i和j之间的最小剩余带宽。
30、基于数据中心的计算任务，同时考虑总碳排放最低构建目标函数包括：
31、
32、式中：e为单体数据中心和光网络功耗导致的总碳排放；et为t时刻单体数据中心和光网络功耗导致的碳排放；为时段t内通过配电系统注入的单体数据中心d所消耗的电网平均功率；ptnet为光网络总功耗；v为光骨干网中的网元节点集合；a为计算系数；t为时间集合；d为数据中心数量集合；δt为时间间隔。
33、数据中心负荷模型是基于数据中心负荷的用电需求与用冷需求进行构建。
34、一种实现所述基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法的系统，其特征在于：它包括：
35、获取系统，用于获取数据中心dc在时段内的功耗量；将获取的单体数据中心负荷包括服务器功耗、制冷和照明功耗，带入单体数据中心功耗模型，获得单体数据中心内服务器集群的功耗；
36、计算系统，用于将所述dc功耗量带入预先构建的数据中心负荷模型，获得单体数据中心和光网络功耗导致的总碳排放；
37、优化系统，用于优化多数据中心任务迁移问题。
38、本专利技术有益效果：
39、本专利技术通过建立多数据中心的碳排放计算模型；提出跨数据中心迁移与数据中心内任务迁移机制；提出碳中和调控的大型混合整数规划的解耦求解方法。本专利技术所提调控策略能够实现任务负荷与可再生能源的最优匹配，显著降低不同规模的多数据中心碳排放量，缓解多数据中心集群碳污染，实现大规模部署数据中心碳中和。
40、本专利技术提供的技术方案首先建立了计及可再生能源地区差异发电量、数据中心负载调度碳减排量和任务迁移碳排放代价的互联多数据中心碳排放模型，然后提出基于跨数据中心迁移与数据中心内任务迁移机制的计算负荷调控新方法，在满足任务等级协议(service-level agreement本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：所述数据中心DC在时段内的功耗量包括DC消耗的电网平均功率和数据中心间骨干光网络设备运行功耗。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：获取数据中心DC在时段内的功耗量的方法包括：获取单体数据中心负荷包括服务器功耗、制冷和照明功耗，带入单体数据中心功耗模型，获得单体数据中心内服务器集群的功耗模型，如下式所示：
4.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：将所述DC功耗量带入数据中心负荷模型，计算获得单体数据中心和光网络功耗导致的总碳排放的方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：数据中心供-用电平衡约束，如下式所示：
6.根据权利要求4所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中
7.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：数据中心负荷模型是基于数据中心负荷的用电需求与用冷需求进行构建。
8.一种实现如权利要求1所述基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法的系统，其特征在于：它包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：所述数据中心dc在时段内的功耗量包括dc消耗的电网平均功率和数据中心间骨干光网络设备运行功耗。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：获取数据中心dc在时段内的功耗量的方法包括：获取单体数据中心负荷包括服务器功耗、制冷和照明功耗，带入单体数据中心功耗模型，获得单体数据中心内服务器集群的功耗模型，如下式所示：
4.根据权利要求1所述的一种基于计算负荷时空特性迁移的多数据中心碳中和调控方法，其特征在于：将所述dc功耗...
【专利技术属性】
技术研发人员：李洵，甘润东，罗鸿轩，龙玉江，潘廷哲，何熙，金鑫，卫薇，黄博阳，朱彬，汤杰，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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