Page 32 - 电力与能源2024年第四期
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426             王丹阳,等:考虑数据中心用能时间可调特性的综合能源系统能源站规划

                                               λ
                示服务器对数据负载的处理容量; t ——t 时段内                        足多能负荷及数据中心的供能需求,数据中心负
                                                itr
                服务器接收的交互型数据负载的到达率,条·s 。                          责处理站内数据负载及站外客户数据负载。
                                                        —1
                    批处理型数据负载延迟容忍度较高,服务器
                在时间段 T batch 内将数据负载处理完成即可,批处
                理型数据负载处理时间建模如下:
                                     μ i,t = λ batch    (4)
                                      batch
                              ∑ t ∈ T batch
                式中 μ i,t ——t 时段内所有处理批处理型数据
                        batch
                负载的服务器服务率之和; λ           batch ——在 t batch 时段内
                数据中心待处理的所有批处理型数据负载。
                1.3 集成数据中心的能源站用能时间可调特性
                     分析
                                                                           图 2 集成数据中心的能源站示意
                    综合能源系统能源站本身具有一定的用能时
                                                                 2.1 目标函数
                间 可 调 特 性 。 数 据 负 载 时 间 平 移 示 意 如 图 1
                                                                     本文以年综合成本最低作为构建能源站规划
                所示。
                                                                 模型目标函数:

                                                                              minC tot = C inv + C op
                                                                                                 c 0,i M i)
                                                                  C inv =  (∑ w ∈ R∑ ω ∈ w  c 0,ω M ω +  ∑ i ∈ S  φ y (5)
                                                                                           d
                                                                      C op =  ∑ d ∈ D∑ t ∈ T  θ d ( P e,pur,t c e,pur,t Δt +
                                                                                  d
                                                                                F g,pur,t c g,pur,t Δt )
                                                                 式中 C tot——年综合成本; C inv——投资成本等
                            图 1 数据负载时间平移示意                       年值,通过 φ y 将投资成本折算为等年值; C op——

                    数据中心接入后,能源站的用能时间可调特                          年运行成本;R——待选能源设备集合;w——某设
                性进一步增强。如图 1 所示,延迟容忍度较高的                          备可选类型集合; c 0,ω——某设备投资成本;M ω——
                数据负载在时间尺度上的平移,与电力系统中可                            该设备安装数量; c 0,i——第 i 种服务器投资成本;
                平移负荷在时间尺度上的平移具有类比性。目                             M i—— 第 i 种 服 务 器 投 建 数 量 ;D—— 典 型 日 集
                前,数据中心的生产环境已经具备了在时间尺度                            合;T——典型日内各时段集合; θ d——一年中各
                                                                                d
                上对数据负载进行调度的能力。借助混合部署技                            典型日的数量; P e,pur,t——在典型日 d 时段 t 的购
                                                                                             d
                术,不同延迟敏感度的数据负载可以被部署在同                            电量; c e,pur,t——时段 t 的电价; F g,pur,t——在典型日
                一台服务器上。在确保各数据负载最大响应时间                            d 时段 t的购气量; c g,pur,t——时段 t的天然气价格。
                的前提下,可以对不同延迟敏感度的数据负载的                            2.2 约束条件
                具体处理时间进行优化调度。基于动态电压频率                            2.2.1 设备数量约束
                调节技术,服务器能够根据各时刻实时处理的数                                受能源站及数据中心建筑面积、建筑规范标
                据负载量动态调节芯片的工作频率,并随之改变                            准等因素的影响,待规划的能源设备和服务器均

                工作电压,在实现对数据负载进行时间平移的同                            存在数量上限。
                时,也完成对服务器耗能的时间平移。                                               ì0 ≤ n w ≤ n w max
                                                                                í                        (6)
                                                                                î  0 ≤ n sev ≤ n sev
                                                                                           max
                2 集成数据中心的能源站规划模型
                                                                 式 中  n w, n sev—— 能 源 设 备 和 服 务 器 的 规 划 数
                    本文所建立的集成数据中心的综合能源系统                          量 ; n w , n sev ——能源设备和服务器的规划数量
                                                                     max
                                                                         max
                能源站示意如图 2 所示。站内的能源设备旨在满                          上限。
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