配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备，步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；步骤2，确定次日各时段数据负荷的分配计划；步骤3，对分配计划进行安全校验，若不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，若导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，计算引导电价；步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。优点：通过电价引导机制使得数据中心运营商和电网公司在一次交互后实现日前的配电网优化运行，大幅降低配电网日前优化运行复杂程度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备


[0001]本专利技术涉及一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备，属于配电网日前优化运行


技术介绍

[0002]随着分布式电源与灵活性负荷在配电网中的渗透率不断提高，电力市场中的不同参与者在逐利过程中制定的用电计划可能致使配网潮流空间分布不均，进一步导致线路过载问题的发生。数据中心作为地位愈加重要的灵活性资源，研究并引导其运行方式以实现配电网日前优化运行具有重要的现实意义。
[0003]数据中心作为一种灵活性资源，其突出特点是负荷的空间转移特性，即通过数据负荷在不同数据中心间的转移实现平衡地区负荷的效果。部分研究对数据中心的能耗特性进行建模，但其能耗模型的底层对象为个体服务器，未能细致考虑CPU具体工况如工作频率、服务率参数的影响，模型较为粗略。还有研究从CPU层次着手刻画数据中心模型，但其中活跃服务器数量不变的设定大大约束其调节能力。此外，还有部分研究者对数据中心能耗模型进行封装，研究了其调节潜力与数据负荷延迟界限的关系，但其将服务器的工作频率考虑为定值，未结合被广泛应用的CPU动态调频技术。综上可见数据中心能耗特性的研究还有待发掘。
[0004]由于灵活性资源所有者如数据中心运营商与电网管理者并非同一利益主体，此时对包含数据中心的电力系统优化问题采用传统的集中式求解方法不符合实际。考虑到经济性往往作为灵活性资源所有者较为统一的追求目标，学者们便提出了通过补贴激励或电价引导的方式来影响灵活性资源的分布，但其需要电网公司与数据中心运营商经过多次交互才可确定补贴或电价，增加了优化运行管理流程的复杂程度。如何在制定引导电价时考虑灵活性资源的底层约束，同时削减优化运行流程的复杂度问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种配电网日前优化运行方法，包括：
[0007]步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
[0008]步骤2，基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
[0009]步骤3，对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
[0010]若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
[0011]若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
[0012]步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营
商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
[0013]进一步的，所述获取次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价，包括：
[0014]获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
[0015]进一步的，所述数据中心能耗模型表示为：
[0016][0017]其中，P
idata
为数据中心i的有功负荷；PUE
i
为数据中心i的能效指标；s
ij
为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；K
ij
为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μ
ij
为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λ
ij
为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；N
i
为数据中心i的内部服务器型号数量。
[0018]进一步的，所述服务器最佳工作模式为计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
[0019][0020]其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ
′
j
为j型服务器理想服务率，满足：
[0021][0022]其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；K
j
为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；
[0023]所述最佳工作模式包括：
[0024]第一种情况且下，最大服务器活跃数量设为当时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
[0025]第二种情况且下，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
[0026]第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
[0027]进一步的，所述步骤2中，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题表示为：
[0028][0029]其中，α
i,t
为t时刻数据中心i基准价格；β
t
为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
[0030]所受约束为：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036]其中，λ
i,t
为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λ
ij,t
为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μ
ij,t
为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，为数据中心i内j型服务器数量上限；s
ij,t
数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
[0037]进一步的，所述引导电价的计算表示为：
[0038][0039]其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；L
i
为数据中心i的负载率，P
idata
为数据中心i节点有功负荷；λ
i
为数据中心i接受的数据负荷；λ
ij
为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λ
i
′
为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λ
ij
′
为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；α
i
为数据中心i电价的原始基准电价；β
i
为数据中心i的价格敏感系数；i
′
为未满载的数据中心序号；L
i
为数据中心i负载率；L
ij
为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，s
ij
为数据中心i内j型服务器组的活跃服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网日前优化运行方法，其特征在于，包括：步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；步骤2，基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；步骤3，对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。2.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述获取次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价，包括：获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。3.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述数据中心能耗模型表示为：其中，P
idata
为数据中心i的有功负荷；PUE
i
为数据中心i的能效指标；s
ij
为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；K
ij
为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μ
ij
为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λ
ij
为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；N
i
为数据中心i的内部服务器型号数量。4.根据权利要求3所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述服务器最佳工作模式为计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ
′
j
为j型服务器理想服务率，满足：其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；K
j
为数据中心j型服务器以服务率
为对象的CPU能耗系数；所述最佳工作模式包括：第一种情况且下，最大服务器活跃数量设为当时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；第二种情况且下，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。5.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述步骤2中，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题表示为：其中，α
i,t
为t时刻数据中心i基准价格；β
t
为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；所受约束为：所受约束为：所受约束为：所受约束为：所受约束为：其中，λ
i,t
为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λ
ij,t
为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μ
ij,t
为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，为数据中心i内j型服务器数量上限；s
ij,t
数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。6.根据权利要求4所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；L
i
为数据中心i的负载率，P
idata
为数据中心i节点有功负荷；λ
i
为数据中心i接受的数据负荷；λ
ij
为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λ
i
′
为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λ
ij
′
为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；α
i
为数据中心i电价的原始基准电价；β
i
为数据中心i的价格敏感系数；i
′
为未满载的数据中心序号；L
i
为数据中心i负载率；L
ij
为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，s
ij
为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μ
ij
为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。7.一种配电网日前优化运行系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；第一确定模块，用于基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宇乔，李文博，朱丹丹，李铮，解兵，王大江，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：