[发明专利]一种数据中心实时能量管理方法及系统

权利要求书

1.一种数据中心实时能量管理方法，其特征在于，包括：

S1，基于当前预设时段内所述数据中心各时刻消耗能量与产生能量之差与相应系数的乘积的累加，建立实时能量管理模型，所述数据中心包括电源模块、能耗模块、储电模块、蓄冷模块和电能交换模块；

S2，以所述能耗模块执行的批处理负荷量、所述储电模块的充、放电功率以及所述蓄冷模块的蓄、放冷功率为决策变量集合，将所述实时能量管理模型重构为马尔科夫决策过程；

S3，分别对所述马尔科夫决策过程中状态变量队列中的批处理负荷量、储电量和蓄冷量进行值函数近似，将预先离线训练得到的队列中的批处理负荷量近似值函数、储电量近似值函数以及蓄冷量近似值函数进行组合，得到三维近似值函数，并将所述三维近似值函数代入所述马尔科夫决策过程中的贝尔曼方程；

S4，求解所述贝尔曼方程，得到全局最优的决策变量集合，并基于所述全局最优的决策变量集合管理所述能耗模块、储电模块和蓄冷模块。

2.如权利要求1所述的数据中心实时能量管理方法，其特征在于，所述S1之前还包括：

S0′，基于随机因素的日前预测值和误差分布信息生成多个训练场景；

S0″，以第一个训练场景为初始场景，求解当前训练场景下所述数据中心全局最优的决策变量集合，并将求解过程中当前训练场景的值函数作为下一训练场景的值函数初值；

S0″′，重复执行所述S0″直至求解最后一个训练场景下所述数据中心全局最优的决策变量集合，求解过程中最后一个训练场景的值函数为预先离散训练得到的值函数。

3.如权利要求1所述的数据中心实时能量管理方法，其特征在于，所述实时能量管理模型为：

其中，F为当前预设时段T内所述数据中心的总电能成本，α^t和β^t分别为所述数据中心在t时刻的输入能量成本系数和输出能量成本系数，Δt为相邻两个时刻之间的时长，和分别为所述数据中心在t时刻的消耗能量和产生能量。

4.如权利要求1-3任一项所述的数据中心实时能量管理方法，其特征在于，所述能耗模块包括IT设备和制冷设备，所述实时能量管理模型满足IT设备约束、制冷设备约束、储电模块约束和蓄冷模块约束，其中：

所述IT设备约束包括：服务等级协议约束、数据中心容量约束、IT设备数量约束、CPU利用率裕度约束和IT设备总能耗约束；

所述制冷设备约束包括：制冷设备总能耗约束、冷水机组能耗约束、CRAH单元能耗约束和水泵能耗约束；

所述储电模块约束包括：储电充放电状态约束、储电充放电功率上下限约束和储电模块容量与最低电量水平约束；

所述蓄冷模块约束包括：蓄放冷状态约束、蓄放冷功率上下限约束、蓄冷模块容量与最低能量水平约束以及冷水机与蓄冷模块交互约束。

5.如权利要求1所述的数据中心实时能量管理方法，其特征在于，所述马尔科夫决策过程为：

M_t＝{S_t,x_t,W_t,f_t^trans,C_t}

其中，M_t为所述马尔科夫决策过程，S_t为状态变量集合，x_t为所述决策变量集合，W_t为外部信息集合，f_t^trans为状态转移方程，C_t为能量管理目标函数，Δt为相邻两个时刻之间的时长，d^t-Δt为t-Δt时刻执行的批处理负荷量，Q^t为t时刻队列中的批处理负荷量，Batt^t和TS^t分别为t时刻所述储电模块的储电量和所述蓄冷模块的蓄冷量，a^t和b^t分别为t时刻到达的交互式负荷和到达的批处理负荷，为t时刻所述电源模块产生的能量，α^t为输入至所述数据中心的电能的成本参数，分别为a^t、b^t、α^t的预测误差。