一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质技术方案

本申请实施例提供了一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质，用以解决现有的数据中心在存在多种不确定性源情况下，单一的日前计划或日内实时调度方法无法满足数据中心运营商调度的经济性要求的问题。方法为：获取所述数据中心的实时调度数据；将所述实时调度数据输入预先训练的数据中心源荷协同优化调度模型中，输出调度方案。模型训练为：搭建数据中心的源荷调度框架并构建数据中心的数学模型，基于所述数据中心的源荷调度框架以及所述数据中心的数学模型，构建数据中心源荷协同优化调度模型，基于ADMM算法对所述数据中心源荷协同优化调度模型进行求解操作。中心源荷协同优化调度模型进行求解操作。中心源荷协同优化调度模型进行求解操作。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质


[0001]本申请涉及电力调度
，尤其涉及一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]当前，云计算的迅速发展，数据中心能耗体量激增。根据相关统计，全国数据中心机架规模已经达到了543.6万架，全国数据中心能源消耗达到2166亿千瓦时，约占全年用电总量的2.6％。因此，深度挖掘数据中心的负荷调节潜力，推进数据中心与微网协同优化，对丰富电网运行调节手段，促进我国电能量市场和辅助服务市场的高质量发展，实现我国”双碳”战略目标具有重要意义。
[0003]数据中心负荷区别于空调、电采暖等柔性负荷，其不仅具有时间上可调节特性，并且可以通过通信网络转移工作负载，实现电力负荷的空间转移。一方面，数据中心借助工作负载赋予的负荷时空调节能力响应不同地区不同时段电价，降低购电成本；另一方面，数据中心利用微网可再生能源时空分布不均匀的特点，调度工作负载来最大程度消纳可再生能源，从而降低用电成本。此外，考虑到可再生发电出力和工作负载数量具有很强的不确定性，使得数据中心源荷优化调度存在困难，不利于数据中心的经济运行。总之，尚缺乏一种数据中心两阶段源荷协同优化调度方法。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质，用以解决现有的数据中心在存在多种不确定性源情况下，单一的日前计划或日内实时调度方法无法满足数据中心运营商调度的经济性要求的技术问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种数据中心源荷协同优化调度方法，所述方法包括：
[0006]获取所述数据中心的实时调度数据；
[0007]将所述实时调度数据输入预先训练的数据中心源荷协同优化调度模型中，输出调度方案；其中，所述数据中心源荷协同优化调度模型是通过ADMM求解算法进行求解优化的。
[0008]在本申请的一种实现方式中，所述数据中心源荷协同优化调度模型的预训练过程，具体包括以下步骤：
[0009]步骤S1：搭建数据中心的源荷调度框架并构建数据中心的数学模型。
[0010]步骤S2：基于所述数据中心的源荷调度框架以及所述数据中心的数学模型，构建数据中心源荷协同优化调度模型。
[0011]步骤S3：基于ADMM算法对所述数据中心源荷协同优化调度模型进行求解操作。
[0012]在本申请的一种实现方式中，所述步骤S1，具体包括：
[0013]步骤S11：确定所述数据中心的工作负载。
[0014]步骤S12：根据所述工作负载搭建数据中心源荷调度框架。
[0015]步骤S13：确定所述数据中心的电能来源，并基于如下公式构建数据中心的数学模型，
[0016][0017]其中，为数据中心i在t时刻的负荷功率；为电网供电功率；分别为数据中心储能系统的充电和放电功率；为数据中心微网中燃气轮机的供电功率；分别为数据中心可再生能源发电功率。
[0018]在本申请的一种实现方式中，所述步骤S2，具体包括：
[0019]步骤S21：基于如下公式，求解日前阶段各数据中心的源荷最优调度计划，
[0020][0021]其中，C
DA
为数据中心日前调度总经济成本；T为次日的调度时刻数；N为数据中心的数量；为日前阶段电网购电成本；为日前阶段燃气轮机运行成本；为日前阶段储能运行成本；为日前阶段延迟敏感型工作负载调度成本。
[0022]步骤S22：基于如下公式，计算日内阶段各数据中心的源荷最优调度计划，
[0023][0024]其中，C
DI
为日内平衡市场罚款及系统再调度成本；t0为日内优化窗口的开始时刻；T
DI
为日内滚动优化窗口时间；为数据中心i在日内平衡市场的罚款；为日内燃气轮机运行成本；为日内储能运行成本；为日内延迟敏感型工作负载调度成本。
[0025]步骤S23：确定电源侧约束条件以及负荷侧约束；其中，所述电源侧约束条件包括：微网功率平衡约束、储能约束、燃气轮机约束；所述负荷侧约束包括：延迟敏感型工作负载约束、延迟容忍型工作负载约束、制冷系统约束。
[0026]在本申请的一种实现方式中，所述步骤S3，具体包括：
[0027]步骤S31：读取各数据中心日前预测数据，并将所有参数初始化。
[0028]步骤S32：采用集中式算法对所述数据中心源荷协同优化调度模型进行求解，输出日前阶段调度以及日内阶段调度的最优结果。
[0029]步骤S33：计算预测偏差，基于预测偏差对各数据中心日内优化采用ADMM分布式算法求解。
[0030]在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括：
[0031]判断所述ADMM算法是否收敛；
[0032]若收敛，则验证所述ADMM算法收敛性能，确定最优迭代次数。
[0033]在本申请的一种实现方式中，所述步骤S23中，燃气轮机约束满足如下目标函数，
[0034][0035]其中：分别为据中心i所在微网中燃气轮机的出力上下限；分别为燃气轮机的最大和最小爬坡功率。
[0036]本申请实施例还提供了一种数据中心源荷协同优化调度系统，所述系统包括：
[0037]数据获取模块：用于获取所述数据中心的实时调度数据。
[0038]方案预测模块，用于将所述实时调度数据输入预先训练的数据中心源荷协同优化调度模型中，输出调度方案；其中，所述数据中心源荷协同优化调度模型是通过ADMM求解算法进行求解优化的。
[0039]本申请实施例还提供了一种数据中心源荷协同优化调度设备，所述设备包括：
[0040]至少一个处理器；以及，
[0041]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0042]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够完成前述一种数据中心源荷协同优化调度方法。
[0043]本申请实施例还提供了一种数据中心源荷协同优化调度的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述一种数据中心源荷协同优化调度方法。
[0044]本申请实施例提供的一种数据中心源荷协同优化调度方法、系统、设备及介质，通过利用数据中心工作负载的调度灵活性求解得到的日前最优调度方案，可以充分协调各主体之间的源荷调度决策，实现子数据中心内微网中可再生能源的最大消纳以及数据中心运营商的利益最大化。相比于日前确定性优化调度，日内的滚动优化调度能够有效减少可再生能源出力及工作负载数量不确定性带来的经济损失。此外，针对优化调度模型复杂、约束条件较多、求解困难等问题，并且基于ADMM的分布式滚动优化调度在求解过程中具有良好的收敛性能。
附图说明
[0045]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心源荷协同优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述数据中心的实时调度数据；将所述实时调度数据输入预先训练的数据中心源荷协同优化调度模型中，输出调度方案；其中，所述数据中心源荷协同优化调度模型是通过ADMM求解算法进行求解优化的。2.根据权利要求1所述的一种数据中心源荷协同优化调度方法，其特征在于，所述数据中心源荷协同优化调度模型的预训练过程，具体包括以下步骤：步骤S1：搭建数据中心的源荷调度框架并构建数据中心的数学模型；步骤S2：基于所述数据中心的源荷调度框架以及所述数据中心的数学模型，构建数据中心源荷协同优化调度模型；步骤S3：基于ADMM算法对所述数据中心源荷协同优化调度模型进行求解操作。3.根据权利要求2所述的一种数据中心源荷协同优化调度方法，其特征在于，所述步骤S1，具体包括：步骤S11：确定所述数据中心的工作负载；步骤S12：根据所述工作负载搭建数据中心源荷调度框架；步骤S13：确定所述数据中心的电能来源，并基于如下公式构建数据中心的数学模型，其中，为数据中心i在t时刻的负荷功率；为电网供电功率；分别为数据中心储能系统的充电和放电功率；为数据中心微网中燃气轮机的供电功率；分别为数据中心可再生能源发电功率。4.根据权利要求2所述的一种数据中心源荷协同优化调度方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包括：步骤S21：基于如下公式，求解日前阶段各数据中心的源荷最优调度计划，其中，C
DA
为数据中心日前调度总经济成本；T为次日的调度时刻数；N为数据中心的数量；为日前阶段电网购电成本；为日前阶段燃气轮机运行成本；为日前阶段储能运行成本；为日前阶段延迟敏感型工作负载调度成本；步骤S22：基于如下公式，计算日内阶段各数据中心的源荷最优调度计划，其中，C
DI
为日内平衡市场罚款及系统再调度成本；t0为日内优化窗口的开始时刻；T
DI
为日内滚动优化窗口时间；为数据中心i在日内平衡市场的罚款；为日内燃气
轮机运行成本；为日内储能运...

【专利技术属性】
技术研发人员：候承昊，程晓艳，朱辉，贾轩，陈芳，徐卉，李振东，董丽丽，王吉，陈亚潇，吴萌，闫腾飞，许强，袁嘉懿，宓雪儿，王少志，魏延路，刘鑫，蒋怡康，彭光虎，谭燕华，李鲁锋，弥承斌，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司聊城供电公司，
类型：发明
国别省市：