[发明专利]一种数据中心实时能量管理方法及系统

说明书

本发明公开了一种数据中心实时能量管理方法及系统，属于电能管理领域，方法包括：建立数据中心在当前预设时段内的实时能量管理模型，并将模型重构为马尔科夫决策过程；通过逐时段求解贝尔曼方程的方式来优化数据中心的最优实时能量管理策略，采用队列中的批处理负荷量、储电量和蓄冷量三维状态变量分别进行值函数近似，克服值函数求解困难的问题，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代入马尔科夫决策过程中的贝尔曼方程，求解贝尔曼方程，得到用于管理数据中心的近似全局最优的决策变量集合。可以对运行在不确定环境下的数据中心进行实时能量管理。

技术领域

本发明属于电能管理领域，更具体地，涉及一种数据中心实时能量管理方法及系统。

背景技术

随着互联网+、云计算的发展，数据中心能耗迅速增加，高能耗和高用电成本问题日益突出，对数据中心进行能量管理和优化是运营商提升市场竞争力的重要手段。现有的数据中心能量管理方法大多针对在确定环境中运行的数据中心。实际上，数据中心运行时，会出现数据负荷、新能源出力、电网电价的实际值与预测值不同的不确定情形，这些不确定会导致确定环境中得到的最优决策不再是实际运行中的最优决策。因此，现有方法无法对不确定环境下运行的数据中心进行实时能量管理。

日内运行时，数据中心需要根据随机因素的实时信息作出相应的决策，而随机因素的实时变化会严重影响数据中心实时运行的安全性和经济性。如何在考虑数据负荷、电网电价、新能源出力不确定性的实时运行中，保证数据中心的运行经济性是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种数据中心实时能量管理方法及系统，其目的在于解决现有能量管理方法无法对运行在不确定环境下的数据中心进行实时能量管理的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种数据中心实时能量管理方法，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。

更进一步地，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。

更进一步地，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。