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专利号: 2021101410412
申请人: 青海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能电网环境中数据中心功耗调节方法,其特征在于,包括:根据数据中心的整体功耗特征确定数据中心的当前总功率Pdc;

确定至少一种功耗调节手段,根据智能电网响应需求给出的目标功率Paim、数据中心的当前总功率Pdc和所述至少一种功率调节手段的待获得调节功率建立功率调节模型;

确定数据中心冷却系统的运营成本Exair、储能设备的运营成本OpEx、调节偏差惩罚成本peina和任务延迟惩罚成本petask,将所述冷却系统的运营成本Exair、储能设备的运营成本OpEx、调节偏差惩罚成本peina以及任务延迟惩罚成本petask归一化为数据中心功耗调节的总成本Cost;

在满足各功率调节手段自身约束条件的前提下,利用动态最优调度方法确定多种功耗调节手段的最优组合方式,利用所述最优组合方式调节数据中心功耗且最小化数据中心功耗调节的总成本Cost。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据数据中心的整体功耗特征确定数据中心的总功率Pdc,模型如下:Pdc=Ps+Pc

式中,Pdc表示数据中心的当前总功率,Ps表示服务器的实时功耗,Pc表示冷却系统的实时功耗;

服务器的实时功耗模型如下:

Ps=α·ucpu+β;

式中,α表示服务器峰值功率与空闲功率差值,β表示服务器的空闲功率,ucpu表示当前CPU利用率;

CoP为冷却系统所提供的冷却量与进行冷却所消耗的电能之比,则冷却系统的实时功耗模型如下:

2

Cop=0.0068Tsup+0.0008Tsup+0.458;

式中,Tsup表示冷却系统提供的制冷温度。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据智能电网给出的目标功率Paim、数据中心的当前总功率Pdc和所述至少一种功率调节手段的待获得调节功率建立功率调节模型,如下;

Paim=Ps+Pc‑Pz‑ΔPdif式中,Ps表示服务器的实时功耗,Pc表示冷却系统的实时功耗;Pz为Pair、Pfan、Psc、Pfb、Ptd或Pdvfs中的一项或者为任意多项之和,Pair、Pfan分别表示空调冷却功耗调节手段和直接式自然风冷却功耗调节手段待获得的调节功率,Psc、Pfb分别表示储能设备中超级电容功耗调节手段和液流电池功耗调节手段待获得的调节功率,Ptd、Pdvfs分别表示任务延迟功耗调节手段和动态电压频率功耗调节手段待获得的调节功率;Δpdif表示调节后的功率与目标功率的偏差值。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定数据中心冷却系统的运营成本Exair,模型如下:

式中,Exair表示冷却系统运行的运营费用;Pc表示冷却系统的实时功耗;CoP表示冷却系统所提供的冷却量与进行冷却所消耗的电能之比;price表示电力价格;δ表示一个时间间隙;

所述确定数据中心储能设备的运营成本OpEx,模型如下:OpEx=price×Eloss;

式中,price表示电力价格;Eloss表示储能设备的能量损失;

Eloss=(1‑ηESD)×dESDt+γESD×EESDt式中,dESDt表示储能设备t时刻的放电功率;EESDt表示储能设备t时刻存储的能量;ηESD、γESD分别表示储能设备的转换效率和自放电率;

EESDt=(1‑γESD)×EESDt‑1+(rESDt‑dESDt)×δ式中,rESDt、dESDt分别表示储能设备t时刻的充电功率和放电功率;δ表示一个时间间隙。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述调节偏差惩罚成本peina,模型如下:peina=ΔPdif×price×δ式中,ΔPdif表示数据中心调节后的功率与目标功率的偏差值;price表示电力价格;δ表示一个时间间隙。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述任务延迟惩罚成本petask,模型如下:petask=(texec‑tsub)·τtask式中,texec和tsub表示任务实际开始执行时间和提交时间;τtask表示惩罚常数,即每违例一次的罚金。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在满足各功率调节手段自身约束条件的前提下,利用动态最优调度方法确定多种功耗调节手段的最优组合方式,利用所述最优组合方式调节数据中心功耗且最小化数据中心功耗调节的总成本Cost,包括:在满足服务器入口温度约束,储能设备放电约束、充电约束,延迟的任务数约束,以及主机频率约束的前提下,使用线性优化的算法实现动态最优调度方法,以获得最小的数据中心功耗调节的总成本Cost。

8.一种智能电网环境中数据中心功耗调节系统,其特征在于,包括:当前总功率确定模块,用于根据数据中心的整体功耗特征确定数据中心的当前总功率Pdc;

功率调节模型建立模块,用于确定至少一种功耗调节手段,根据智能电网响应需求给出的目标功率Paim、数据中心的当前总功率Pdc和所述至少一种功率调节手段的待获得调节功率建立功率调节模型;

总成本确定模块,用于确定数据中心冷却系统的运营成本Exair、储能设备的运营成本OpEx、调节偏差惩罚成本peina和任务延迟惩罚成本petask,将所述冷却系统的运营成本Exair、储能设备的运营成本OpEx、调节偏差惩罚成本peina以及任务延迟惩罚成本petask归一化为数据中心功耗调节的总成本Cost;

最优组合确定模块,用于在满足各功率调节手段自身约束条件的前提下,利用动态最优调度方法确定多种功耗调节手段的最优组合方式,利用所述最优组合方式调节数据中心功耗且最小化数据中心功耗调节的总成本Cost。

9.一种计算机可读存储介质,包括指令,其特征在于,当所述指令在计算机上运行时,使所述计算机执行根据权利要求1至7任一项所述的智能电网环境中数据中心功耗调节方法。

10.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的智能电网环境中数据中心功耗调节方法。