一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法，包括：利用深度优先搜索的多能源设备数字孪生复杂应用依赖关系梳理策略，构建规划和运行优化应用的分层集和路径集；根据识别计算任务在分层集中的位置，利用贪心算法的多能源设备数字孪生计算任务调度管理策略，通过识别每个计算任务的位置和权重综合衡量其优先度；基于计算任务的优先度得到每个计算任务的先后调用和执行顺序；调用并执行调度列表首位的计算任务，缓存其数据结果，并将其在调度列表中清除，直到调度列表为空，清除缓存数据，完成多能源系统数字孪生应用管理调度。本发明专利技术使调度和管理的目标更加明确，且能够提升多能源系统数字孪生复杂应用的计算效率和响应速度。率和响应速度。率和响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法


[0001]本专利技术涉及应用管理调度的
，尤其涉及一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法。

技术介绍

[0002]多能源系统是指含有大量分布式(风、光、燃气、储能)发电单元、可控负荷和复杂控制系统的配电网络。由于此类网络的规模庞大、动态特性复杂、建模仿真困难，传统配电网规划设计和运行控制工具已经无法满足针对配电网多种能源、多时间尺度、多业务协同的分析需求，而此时，数字孪生技术为增强对智能电网的认知和调控提供了新契机，通过在数字空间中构造多能源系统的虚拟镜像，进而刻画出交直流互联电网的复杂潮流改变和多时间尺度动态过程，将帮助系统运营商发现电网薄弱环节、优化电网运行方式和改进系统规划设计方案。
[0003]构建多能源系统的数字孪生体，其目的是进一步集成多能源系统全生命周期中的系统规划、建模仿真、运行优化等不同的应用模块，一个复杂的应用可能依赖多个异构的计算任务，不同的任务之间可能存在信息交互、前后依赖和逻辑触发关系，因此，数子孪生体也面临异构任务之间的交互机制，在这一层面，多能源系统数字孪生任务之间所交互的信息除了数据流以外，还包括控制任务执行的顺序、任务之间的触发逻辑等信息，其本质是对多种异构的任务进行调度管理，来确定每个任务的先后执行顺序，从而在给定计算资源的基础上，能够最大化提升复杂应用的计算效率，因此，需要关注多能源系统数字孪生中不同任务在处理复杂应用的配合关系，明确复杂应用对不同功能性计算任务的先后调用顺序，进而提升复杂应用的计算效率。
[0004]依据服务模式和调度对象的不同，可分为资源调度与任务调度两种；资源调度本质上是一个组合优化问题，现有研究主要以降低服务器的资源闲置率以及单位时间内能耗等为主要优化目标，很多的组合优化问题都是NP-hard难题，在解决此类组合优化问题时，目前应用最广泛的就是启发式算法，包括遗传算法和模拟退火算法等，本专利技术为任务调度算法，因此以下着重介绍现有的任务调度算法。
[0005]目前广泛使用的任务调度算法主要有Min-min算法、Max-min算法和先到先服务算法。
[0006]Min-min算法的基本思想为优先选择最早可用且计算能力最快的计算资源，并分配调度可在最短时间内完成的任务，然后执行，因此，单个任务执行时间最短，从而使得总体任务的执行时间最短，为获得每个任务的最早开始执行时间和需要的计算资源，Min-min算法需要得到每个任务执行的最短完成时间，从而完成任务与计算资源的映射，虽然这种算法使得完成任务整体所需的时间最短，会导致任务的执行容易集中在某个计算能力较强的节点上，使得负载严重失衡，系统整体的资源利用率不高，因此Min-min算法在处理小型任务时性能更好。
[0007]Max-min算法与Min-min算法类似，但是优先处理完成时间最长的任务，在计算得
到每个任务在资源上的运行时间后，在任务队列中选取完成时间最长的任务分配资源，并在队列中删除任务，然后以相同的方式处理执行队列中的待执行任务，与Min-min算法相比，Max-min算法在处理少量大型任务时性能更好，但同样的，也容易造成负载失衡，个别资源的占用率高。
[0008]先到先服务算法的任务按照到达的先后顺序进行排列，形成任务队列，在进行任务调度时，最先到达的任务从队头取出并执行，当有新的任务达到时，将其加入到队尾，队列中的任务优先级一致，一个任务在运行时独占资源，不会发生抢占资源的情况，这种算法是一种公平算法，但是由于没有考虑到任务的大小以及资源的处理能力，使得整个系统的资源利用率无法最大化。
[0009]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法，帮助复杂应用确定每个功能性计算任务的先后调用顺序，从而在给定计算资源的基础上，能够最大化提升复杂应用的计算效率，使复杂应用快速响应，填补了面向多能源系统数字孪生的应用管理调度方法的空白。

技术实现思路

[0010]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0011]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0012]因此，本专利技术解决的技术问题是：多能源系统数字孪生应用复杂多样，需要频繁调用多个异构的功能性计算任务，不同的任务之间可能存在信息交互、前后依赖和逻辑触发关系，传统的任务调度算法没有考虑任务之间的这种串行和并行关系；同时，多能源系统数字孪生计算任务存在计算量大，计算资源消耗差别大的特点，因此，需要综合衡量计算任务的串、并行关系和复杂度来确定其先后调用顺序。尚缺乏一种的面向多能源系统数字孪生复杂应用的综合管理调度方法。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：利用深度优先搜索的多能源设备数字孪生复杂应用依赖关系梳理策略，构建规划和运行优化应用的分层集和路径集；根据识别计算任务在所述分层集中的位置，利用贪心算法的多能源设备数字孪生计算任务调度管理策略，通过识别每个计算任务的位置和权重综合衡量其优先度；基于所述计算任务的优先度得到每个计算任务的先后调用和执行顺序；调用并执行调度列表首位的计算任务，缓存其数据结果，并将其在所述调度列表中清除，直到所述调度列表为空，清除缓存数据，完成多能源系统数字孪生应用管理调度。
[0014]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述计算任务之间的关系包括信息交互、前后依赖和逻辑触发。
[0015]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述依赖关系包括，一个复杂应用的功能性计算任务之间存在互为父子关系，且每个任务只能获取其父任务的信息即其所依赖的任务，此为依赖关系。
[0016]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述任务分层集包括L＝{L1，L2，L3，...，L
h
}。
[0017]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述任务路径集包括P＝{P1，P2，P3，...，P
N
}。
[0018]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述识别计算包括，
[0019][0020]PF
l,m
＜PF
l+1,m
[0021]其中，PF
l,m
表示第l层的第m个计算任务的位置优先度，PF
l,n
,PF
l+1,m
同理，每层计算任务的位置优先度只与层数l有关。
[0022]作为本专利技术所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法的一种优选方案，其中：所述每个计算任务的复杂度包括，
[0023][0024]其中，t
l,m
表示表示第l层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特性在于，包括：利用深度优先搜索的多能源设备数字孪生复杂应用依赖关系梳理策略，构建规划和运行优化应用的分层集和路径集；根据识别计算任务在所述分层集中的位置，利用贪心算法的多能源设备数字孪生计算任务调度管理策略，通过识别每个计算任务的位置和权重综合衡量其优先度；基于所述计算任务的优先度得到每个计算任务的先后调用和执行顺序；调用并执行调度列表首位的计算任务，缓存其数据结果，并将其在所述调度列表中清除，直到所述调度列表为空，清除缓存数据，完成多能源系统数字孪生应用管理调度。2.如权利要求1所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特征在于：所述计算任务之间的关系包括信息交互、前后依赖和逻辑触发。3.如权利要求1或2所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特征在于：所述依赖关系包括，一个复杂应用的功能性计算任务之间存在互为父子关系，且每个任务只能获取其父任务的信息即其所依赖的任务，此为依赖关系。4.如权利要求1所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特征在于：所述任务分层集包括L＝{L1，L2，L3，...，L
h
}。5.如权利要求1或4所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特征在于：所述任务路径集包括P＝{P1，P2，P3，...，P
N
}。6.如权利要求5所述的多能源系统数字孪生应用管理调度方法，其特征在于：所述识别计算包括，PF
l,m
＜PF
l+1,m
其中，PF
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马覃峰，唐学用，宋炎侃，万会江，袁小清，于智同，范翔，雷金勇，李庆生，艾鹏，颜霞，谭斌，何向刚，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：