[发明专利]一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法

权利要求书

1.一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、读取数据中心耗电设备参数，并建立数据中心耗电设备模型；数据中心耗电设备包括：IT设备、冷却设备、供电系统和照明系统，该数据中心耗电设备的模型为：

P_total＝P_IT+P_cooling+P_l+P_s

其中，P_total为数据中心总能耗；P_IT为IT设备能耗；P_cooling为冷却系统能耗；P_l为照明能耗；P_s为供电系统能耗；IT设备能耗P_IT的计算方法为：

P_IT＝P_{IT_idle}+(P_{IT_max}-P_{IT_idle})u_cpu

其中，P_{IT_idle}为服务器空闲功耗；P_{IT_max}为服务器最大功耗；u_cpu为CPU利用率；服务器的最大功耗和空闲功耗参数与服务器额定功率P_{IT_rate}、服务器平均额定处理速度S_cpu以及处理器数量N_cpu相关：

P_{IT_max}＝a₀+a₁P_{IT_rated}+a₂N_cpuS_cpu

P_{IT_idle}＝a₃+a₄P_{IT_rated}+a₅N_cpuS_cpu

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅为经验系数，因此通过控制冷却系统能耗P_cooling进而控制数据中心总能耗P_total；

步骤2、读取光伏实时出力P_pv数值，根据光伏实时出力P_pv调整数据中心冷却设备的电功率参考值P_cooling^*，使P_cooling^*＝P_pv；

步骤3、根据数据中心冷却设备的电功率参考值P_cooling^*，通过PI控制器控制压缩机转速n进而控制制冷却设备电功率P_cooling，并计算得到制冷量Q_ac：

P_cooling＝n³·P_max

其中，n为冷却设备等效压缩机转速；k_p为PI控制器的比例系数；k_i为PI控制器的积分系数；P_max为冷却设备最大功率，

计算得到制冷量Q_ac方法为：

COP＝(0.0068SAT²+0.008SAT+0.458)

其中，能效比COP为空调设定温度SAT的函数；

步骤4、根据步骤3制冷量Q_ac计算数据中心机房温度T_in：

Q_g＝Q_t+Q_server+Q_s-Q_ac

Q_t＝(k_topS_top+w_wall+S_wall)[T_out-T_in]

Q_ac＝a·m_z·c_w·(T_w-out-T_w-in)·e^-at

(ρ_a·V_k·c_a+m_server·c_server)·dT_in(t)＝Q_t·dt+Q_s·dt+Q_server·dt-Q_ac·dt

其中，Q_g为某段时间内数据中心在冷却设备作用下实际获得的热量；Q_t为室外通过外墙或房顶建筑结构向室内传入热量；Q_server为服务器发热量；人员或照明灯发热量为Q_s；ρ_a为空气密度；V_k为室内体积；c_a为空气比热容；m_server为服务器总质量；c_server为服务器等效比热容；k_top为房顶热传导系数；k_wall为墙壁热传导系数；a为冷冻水温度变化参数；T_w-out为冷冻水出水温度；T_w-in为冷冻水进水温度；T_in(0)为初始时刻数据中心机房温度；

步骤5、判断数据中心机房温度T_in与设定的数据中心运行温度上下限关系，若数据中心机房温度T_in与在设定的数据中心运行温度下限T_min和设定的数据中心运行温度上限T_max之间时，返回步骤2，否则进入步骤6；

步骤6、计算下垂控制得到修正量ΔP：

其中，k_T为下垂系数，当ΔP＜0时表示数据中心温度触及下限，需要减少制冷量，此时将无法完全消纳光伏发电，ΔP为光伏发电外送量；当ΔP＞0时表示数据中心温度触及上限，需要增大制冷量，此时光伏发电量无法满足数据中心制冷需求，ΔP为冷却设备消耗的市电量；

步骤7、重新调整调整数据中心冷却设备的电功率参考值P_cooling^*，使P_cooling^*＝P_pv+ΔP后，返回步骤3。

2.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述经验系数a₀为-5.607，a₁为0.2101，a₂为0.002499，a₃为-5.679，a₄为0.1123，a₅为0.0001593。