[发明专利]一种数据网络与电力网络耦合模型参与系统经济调度方法

说明书

本发明公开了一种数据网络与电力网络耦合模型参与系统经济调度方法，数据中心物理模型，包括计算节点模型、工作负载模型和数据中心处理工作负载模型；数据中心物理构架能耗模型，包括IT设备能耗模型、空调设备能耗模型和配电系统能耗模型；基于数据网络模型，构建网络特性基本约束和工作负载转移约束；提供双网耦合模型参与系统运行的调节潜力计算方法；数据网络参与系统运行的调度性能。本发明提供的方法建立了双网耦合模型参与电力系统运行的经济调度模型，考虑数据网络与电力网络运行要求，以最小化系统发电成本为目标，采用优化算法对耦合模型中数据网络节点的电力消耗值进行求解，比较调度前后的发电成本变化以及工作负载的转移特性。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域和计算机科学与技术领域，具体是一种数据网络与电力网络耦合模型参与系统经济调度方法。

背景技术

随着现代网络生活以及无纸化办公等信息服务的普及，数据中心的数量和规模迅速增长，其能源消耗和运营成本问题日益突出。据统计，数据中心的仅电力成本消耗就占到总运行成本的50％左右，仅2012年我国数据中心的能耗就达到664.5亿度。对企业而言，数据中心电费严重侵蚀企业的经营利润，中国联通2012年利润仅为12亿美元，但其电费开支却高达17亿美元。数据中心能耗大，污染高，不仅制约了自身发展，其庞大的能量消耗与不稳定性也给电网的安全稳定运行带来了威胁。

数据中心能耗问题的研究一直是相关领域的热点之一。国内外的部分研究考虑将工作负载在不同数据中心之间进行转移，实现降低电力成本的目的。数据中心网络具备在多个数据中心节点上快速转移工作负载的特点，所以能够通过工作负载的转移，实现电力负荷在不同数据中心节点灵活调度的能力，数据中心将成为重要的系统调控资源。电力系统领域主动考虑数据中心之间的电力电量转移问题，将数据中心工作负载的调整纳入全系统的运行过程，既能帮助数据中心降低运行成本，获得可靠电力供应，又有利于实现系统安全稳定经济运行。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种数据网络与电力网络耦合模型参与系统经济调度方法，用于解决数据中心能耗高的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种数据网络与电力网络耦合模型参与系统经济调度方法，所述方法包括顺序执行的以下步骤：

(1)基于数据网络自身运行机制，将数据网络中单个数据中心的物理模型简化为计算节点模型、工作负载模型、工作负载处理模型三大模块；

(2)基于工作负载所具备的在多数据中心之间的转移能力，建立数据中心各部分能耗与工作负载的直接联系；

(3)基于数据网络模型，构建网络特性基本约束和工作负载转移约束；

(4)基于数据网络与电力网络的解耦关系，建立数据网络直接参与电力网络运行的双网耦合模型；

(5)基于双网耦合模型及其安全运行的约束条件，形成数据网络电力调节潜力分析方法；

(6)基于双网耦合模型，建立数据中心参与电力系统经济运行模型。

本发明中，数据中心网络具备的在多个数据中心节点上快速转移工作负载能力是其参与电力系统运行的关键，因此能够通过工作负载的转移，实现电力负荷在不同数据中心节点灵活调度的能力，使数据中心将成为重要的系统调控资源。电力系统领域主动考虑数据中心之间的电力电量转移问题，将数据中心工作负载的调整纳入全系统的运行过程，实现系统整体经济效益最大化。

优选的，所述步骤(1)中，数据中心的三大模块的数学表达分别如下：

(1)计算节点模型

Node＝{node_i|1≤i≤I} (1)