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CN116454988A - 配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备 - Google Patents

配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备 Download PDF

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CN116454988A CN202310310070.6A CN202310310070A CN116454988A CN 116454988 A CN116454988 A CN 116454988A CN 202310310070 A CN202310310070 A CN 202310310070A CN 116454988 A CN116454988 A CN 116454988A
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Abstract

本发明公开了一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备，步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；步骤2，确定次日各时段数据负荷的分配计划；步骤3，对分配计划进行安全校验，若不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，若导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，计算引导电价；步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。优点：通过电价引导机制使得数据中心运营商和电网公司在一次交互后实现日前的配电网优化运行，大幅降低配电网日前优化运行复杂程度。

Description

配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备
技术领域
本发明涉及一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备，属于配电网日前优化运行技术领域。
背景技术
随着分布式电源与灵活性负荷在配电网中的渗透率不断提高，电力市场中的不同参与者在逐利过程中制定的用电计划可能致使配网潮流空间分布不均，进一步导致线路过载问题的发生。数据中心作为地位愈加重要的灵活性资源，研究并引导其运行方式以实现配电网日前优化运行具有重要的现实意义。
数据中心作为一种灵活性资源，其突出特点是负荷的空间转移特性，即通过数据负荷在不同数据中心间的转移实现平衡地区负荷的效果。部分研究对数据中心的能耗特性进行建模，但其能耗模型的底层对象为个体服务器，未能细致考虑CPU具体工况如工作频率、服务率参数的影响，模型较为粗略。还有研究从CPU层次着手刻画数据中心模型，但其中活跃服务器数量不变的设定大大约束其调节能力。此外，还有部分研究者对数据中心能耗模型进行封装，研究了其调节潜力与数据负荷延迟界限的关系，但其将服务器的工作频率考虑为定值，未结合被广泛应用的CPU动态调频技术。综上可见数据中心能耗特性的研究还有待发掘。
由于灵活性资源所有者如数据中心运营商与电网管理者并非同一利益主体，此时对包含数据中心的电力系统优化问题采用传统的集中式求解方法不符合实际。考虑到经济性往往作为灵活性资源所有者较为统一的追求目标，学者们便提出了通过补贴激励或电价引导的方式来影响灵活性资源的分布，但其需要电网公司与数据中心运营商经过多次交互才可确定补贴或电价，增加了优化运行管理流程的复杂程度。如何在制定引导电价时考虑灵活性资源的底层约束，同时削减优化运行流程的复杂度问题亟待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种配电网日前优化运行方法、系统、存储介质及计算设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网日前优化运行方法，包括：
步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
步骤2，基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
步骤3，对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
进一步的，所述获取次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价，包括：
获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
进一步的，所述数据中心能耗模型表示为：
其中，Pi data为数据中心i的有功负荷；PUEi为数据中心i的能效指标；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量。
进一步的，所述服务器最佳工作模式为计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ′j为j型服务器理想服务率，满足：
其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；
所述最佳工作模式包括：
第一种情况且/>下，最大服务器活跃数量设为/>当/>时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
第二种情况且/>下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
进一步的，所述步骤2中，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题表示为：
其中，αi,t为t时刻数据中心i基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,t数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
进一步的，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，Pi data为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
一种配电网日前优化运行系统，包括：
获取模块，用于获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
第一确定模块，用于基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
校验模块，用于对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
第二确定模块，用于利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
进一步的，所述获取模块，用于
获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
进一步的，所述第一确定模块，用于构建数据中心能耗模型，表示为：
其中，Pi data为数据中心i的有功负荷；PUEi为数据中心i的能效指标；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量。
进一步的，所述第一确定模块，用于确定计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ′j为j型服务器理想服务率，满足：
其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；
所述最佳工作模式包括：
第一种情况且/>下，最大服务器活跃数量设为/>当/>时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
第二种情况且/>下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
进一步的，所述第一确定模块，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题，表示为：
其中，αi,t为t时刻数据中心i基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,t数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
进一步的，所述第二确定模块，用于计算引导电价，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，Pi data为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
一种计算设备，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
本发明所达到的有益效果：
充分利用配电网内灵活性资源优势，综合考虑数据中心内部的数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，通过电价引导机制使得数据中心运营商和电网公司在一次交互后实现日前的配电网优化运行，大幅降低配电网日前优化运行复杂程度。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2为本发明提供的配电网日前优化运行流程图；
图3为本发明提供的33节点配电网算例系统图；
图4为本发明提供的次日数据中心数据负荷分配情况图；
图5为本发明提供的优化运行前后数据中心负荷分配变化情况图；
图6为本发明提供的优化运行前后线路流量变化情况图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提出了一种配电网日前优化运行方法，包括：
步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
步骤2，基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
步骤3，对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
具体内容包括：
1.建立考虑CPU动态调频技术和可变活跃服务器数量的数据中心能耗模型
服务器作为数据中心中的能耗主体，其个体功耗Pserver可视为CPU功耗PCPU与其他定值组件功耗Pfixed之和，服务器CPU功耗可视为CPU负载率与工作频率的函数，同时CPU的工作频率与服务率正相关，数据中心内部能耗函数关系如下：
Pserver＝Pfixed+PCPU
PCPU＝K·μ2·λ
其中，K为以服务率为对象的CPU能耗系数；λ为CPU数据负荷；μ为CPU的服务率。
数据中心i总能耗可表达为：
其中，PUEi为数据中心i的能效指标；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量。
2.建立了计及CPU服务率的服务器最佳工作模式
对于sj个j型服务器构成的服务器组而言，其总功耗量为：
其中，sj为数据中心j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μj为数据中心j型服务器CPU的服务率；λj为数据中心j型服务器组承担数据负荷总量。
对于服务器考虑响应时间为D的服务质量约束即服务器处理数据负荷的平均逗留时间上限为D，根据M/M/1排队论模型，该约束可表示为：
对服务器组总功耗函数进行对于服务率的增减性分析可知，j型服务器的最佳服务率为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限。μ′j为理想服务率，满足：
第一种情况(且/>)下，最大服务器活跃数量设为/>当时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量。当/>时，服务器活跃数量达到上限，无法保持最佳服务率工作，必须通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求。
第二种情况(且/>)下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限。
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
3.构建了基于预测电价的数据中心运营商数据负荷分配方案
数据中心运营商需要根据预测的次日各小时段电价和数据负荷量，制定次日的数据负荷分配计划，优化问题描述如下：
其中，αi,t为t时刻i数据中心节点基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻i数据中心节点有功负荷；N为系统中数据中心地数量。
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷；λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限；μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率；/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,tt时刻数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
4.DSO安全校验及引导电价求解方法
配电系统运营商DSO(distribution system operators)根据次日各节点各时段的常规负荷预测值以及数据中心运营商发送的数据负荷分配方案{λi}计算得到的各数据中心能耗值，进行配电网安全校验：
DconPt con+DdataPt data≤f
其中，Dcon为常规负荷系数矩阵，Pt con为常规负荷矩阵，Ddata为数据中心负荷系数矩阵，Pt data为数据中心负荷矩阵，f为线路容量上限矩阵。
若满足安全校验条件，优化运行结束，若不满足安全校验条件，DSO将线路容量约束添加到原有约束中，重新计算数据负荷分配计划，计算得到一组满足安全校验的数据负荷分配解{λi′}。通过制定引导电价使得数据中心运营商在逐利过程中主动按照分{λi′}配数据负荷，具体流程如图2所示，其中，引导电价求解方程如下：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，Pi data为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚的了解本申请的技术方案，以下将结合具体的仿真实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
图3为33节点配电网算例系统图，数据中心1采用600台AMD Athlon处理器和600台Intel Pentium 4630处理器，数据中心2采用1200台Intel Pentium950处理器，数据中心3采用1200台Intel Pentium 4630处理器。
根据原有的电价信息，数据中心运营商计算得到的24小时数据分配方案如图4示。在该分配方案下，根据安全校验计算，次日11时线路L1超过其将会发生过载现象，威胁电网安全。对上述问题采用本发明提出的优化运行策略，添加安全约束至原有优化问题，计算得到符合安全校验的新数据分配方案，新旧方案对比如图5所示，可以看出数据中心1、3将部分数据负荷转移至数据中心2进行处理，根据该方案计算引导电价，次日11时数据中心1和数据中心3的引导电价α1、α3分别为0.4639RMB/kW、0.8092RMB/kW，将其重新发送回数据中心侧重新进行数据负荷优化，再次进行安全校验，次日11时线路L1、L3的过载情况消失，线路L1的流量限制在1200kW、线路L3的流量限制在900kW，如图6所示。通过电价的引导，实现了数据中心间的负荷空间转移，消除了系统次日线路过载问题，实现了计及数据中心负荷调节潜力的配电网日前优化运行。
相应的本发明还提供一种配电网日前优化运行系统，包括：
获取模块，用于获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
第一确定模块，用于基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
校验模块，用于对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
第二确定模块，用于利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。所述获取模块，用于
获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
所述第一确定模块，用于构建数据中心能耗模型，表示为：
其中，Pi data为数据中心i的有功负荷；PUEi为数据中心i的能效指标；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量。
所述第一确定模块，用于确定计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ′j为j型服务器理想服务率，满足：
其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；
所述最佳工作模式包括：
第一种情况且/>下，最大服务器活跃数量设为/>当时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当/>时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
第二种情况且/>下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
所述第一确定模块，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题，表示为：
其中，αi,t为t时刻数据中心i基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,t数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
所述第二确定模块，用于计算引导电价，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，/>为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
相应的本发明还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
相应的本发明还提供一种计算设备，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种配电网日前优化运行方法，其特征在于，包括：
步骤1，获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
步骤2，基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
步骤3，对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
步骤4，返回步骤2，利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
2.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述获取次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价，包括：
获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
3.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述数据中心能耗模型表示为：
其中，Pi data为数据中心i的有功负荷；PUEi为数据中心i的能效指标；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量。
4.根据权利要求3所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述服务器最佳工作模式为计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ′j为j型服务器理想服务率，满足：
其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；
所述最佳工作模式包括：
第一种情况且/>下，最大服务器活跃数量设为/>当/>时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
第二种情况且/>下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
5.根据权利要求1所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述步骤2中，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题表示为：
其中，αi,t为t时刻数据中心i基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,t数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
6.根据权利要求4所述的配电网日前优化运行方法，其特征在于，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，Pi data为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；/>为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
7.一种配电网日前优化运行系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价；
第一确定模块，用于基于数据中心能耗模型和服务器最佳工作模式，结合次日各时段数据负荷量与数据中心的基准电价确定次日各时段数据负荷的分配计划；
校验模块，用于对次日各时段数据负荷的分配计划进行安全校验，
若该分配计划不导致配电网线路过载，则根据该分配计划完成日前优化，
若该分配计划导致配电网线路过载，添加线路过载约束后重新确定次日各时段数据负荷的分配计划，根据重新确定的次日各时段数据负荷的分配计划计算引导电价；
第二确定模块，用于利用引导电价替换数据中心的基准电价后，控制数据中心运营商根据该引导电价重新优化次日各时段数据负荷的分配计划。
8.根据权利要求7所述的配电网日前优化运行系统，其特征在于，所述获取模块，用于
获取由数据中心运营商提供的次日各时段数据负荷量与数据中心节点的基准电价。
9.根据权利要求7所述的配电网日前优化运行系统，其特征在于，所述第一确定模块，用于构建数据中心能耗模型，表示为：
其中，Pi data为数据中心i的有功负荷；PUEi为数据中心i的能效指标；sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；为数据中心i内j型服务器其他定值组件功耗；Kij为数据中心i内j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；λij为数据中心i内j型服务器组承担数据负荷总量；Ni为数据中心i的内部服务器型号数量。
10.根据权利要求9所述的配电网日前优化运行系统，其特征在于，所述第一确定模块，用于确定计及CPU服务率的服务器最佳工作模式，最佳工作模式下服务器CPU服务率表示为：
其中，为j型服务器的服务率下限和上限；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间；μ′j为j型服务器理想服务率，满足：
其中，为数据中心j型服务器其他定值组件功耗；Kj为数据中心j型服务器以服务率为对象的CPU能耗系数。；
所述最佳工作模式包括：
第一种情况且/>下，最大服务器活跃数量设为/>当/>时，服务器固定服务率不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量；当时，服务器活跃数量达到上限，通过增加服务率以满足数据负荷量增加的需求；
第二种情况且/>下，服务器固定服务率/>不变，当数据负荷量增加时仅增加活跃服务器数量直至到达上限；
第三种情况下，服务器的最大服务率无法满足响应时间要求，退出运行。
11.根据权利要求7所述的配电网日前优化运行系统，其特征在于，所述第一确定模块，用于确定次日各时段数据负荷的分配计划的优化问题，表示为：
其中，αi,t为t时刻数据中心i基准价格；βt为价格敏感系数；为t时刻数据中心i有功负荷；N为系统中总数据中心数量；
所受约束为：
其中，λi,t为t时刻数据中心i接受的数据负荷；为t时刻所有数据中心接受的数据负荷，λij,t为t时刻数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；/> 为数据中心i内j型服务器服务率调节上下限，μij,t为t时刻数据中心i内j型服务器服务率，/>为数据中心i内j型服务器数量上限；sij,t数据中心i内j型活跃服务器数量；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
12.根据权利要求11所述的配电网日前优化运行系统，其特征在于，所述第二确定模块，用于计算引导电价，所述引导电价的计算表示为：
其中，为数据中心i的引导电价；r为耗量微增率系数；Li为数据中心i的负载率，Pi data为数据中心i节点有功负荷；λi为数据中心i接受的数据负荷；λij为数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；λi′为添加安全约束后计算得到的数据中心i接受的数据负荷；λij′为添加安全约束后计算得到的数据中心i内j型服务器组接受的数据负荷；αi为数据中心i电价的原始基准电价；βi为数据中心i的价格敏感系数；i′为未满载的数据中心序号；Li为数据中心i负载率；Lij为数据中心i内j型服务器组负载率；PUE为数据中心的能效指标；/>为数据中心i内j型服务器组消耗的有功负荷，sij为数据中心i内j型服务器组的活跃服务器数量；μij为数据中心i内j型服务器CPU的服务率；D为服务器处理数据负荷的平均响应时间。
13.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至6所述的方法中的任一方法。
14.一种计算设备，其特征在于，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至6所述的方法中的任一方法的指令。
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