【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度，具體為基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、高效不間斷電源和可持續(xù)能源系統(tǒng)對于實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性和環(huán)境友好性至關(guān)重要。以數(shù)字化為代表的科技革命和工業(yè)革命正在推動人類生活方式、生產(chǎn)方式和思維方式發(fā)生根本性變化。大量的數(shù)據(jù)需要被感知、存儲、加密、傳輸、調(diào)用、計算和交易。全球數(shù)據(jù)量正以每年40％的平均速度增長。數(shù)據(jù)中心(dc)是操作集中電子信息設(shè)備的地方。dc作為數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的重要載體，其規(guī)模將不斷擴大，“算力”將不斷提升。因此，直流電的能耗和運行成本將繼續(xù)上升。例如，一個典型的dc可以消耗25000戶家庭的電力，并且它消耗的能量是相同大小的標(biāo)準(zhǔn)辦公室的100-20倍。在中國，云計算的整體市場規(guī)模達到946.1億元，增長32.4％，dc的整體能耗達到1200億至1300億千瓦時，約占中國總用電量的2％。在全球范圍內(nèi)，發(fā)展中國家將成為世界上最大的能源消費國，從2017年的3％上升到2025年的4.5％。
2、加快綠色直流建設(shè)，積極推進安全可控節(jié)能技術(shù)和可再生能源應(yīng)用，將綠色發(fā)展理念貫穿直流建設(shè)各個環(huán)節(jié)，是當(dāng)前我國乃至世界直流節(jié)能減排亟待解決的重要問題。谷歌、微軟、雅虎和蘋果已經(jīng)在使用可再生能源為其dc供電，并減少對傳統(tǒng)燃料的依賴。谷歌是第一家購買100％可再生能源以滿足其全球運營(包括dc)年用電量的公司，以使其dc可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于上述存在的問題，提出了本專利技術(shù)。
2、因此，本專利
3、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其包括如下步驟，
4、通過傳感器收集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
5、基于預(yù)處理的數(shù)據(jù)構(gòu)建基于數(shù)據(jù)中心的綜合能源系統(tǒng)模型；
6、構(gòu)建計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型的目標(biāo)函數(shù)以及約束條件；
7、將目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，并用分枝定界法求解。
8、作為本專利技術(shù)所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述數(shù)據(jù)包括光伏機組數(shù)據(jù)、燃?xì)廨啓C數(shù)據(jù)、吸收式制冷機數(shù)據(jù)、地源熱泵數(shù)據(jù)、有機朗肯循環(huán)數(shù)據(jù)、燃?xì)忮仩t數(shù)據(jù)以及熱交換器數(shù)據(jù)；
9、所述預(yù)處理包括將非數(shù)字形式的環(huán)境數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，對所有數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，完成不同量綱數(shù)據(jù)的一致性，處理缺失值，對于時間序列數(shù)據(jù)，使用線性插值或樣條插值填補缺失值，對于非時間序列數(shù)據(jù)，使用均值或中位數(shù)填補缺失值，去除異常值，通過3σ原則檢測和去除異常值。
10、作為本專利技術(shù)所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于數(shù)據(jù)中心的綜合能源系統(tǒng)模型包括光伏機組模型、燃?xì)廨啓C模型、吸收式制冷機模型、地源熱泵模型、有機朗肯循環(huán)模型、燃?xì)忮仩t模型以及熱交換器模型；
11、所述光伏機組模型，表達式為：
12、
13、
14、其中，f為光伏機組功率降額系數(shù)，npv為光伏機組的裝機容量，gp為局部太陽輻射強度，gstc為標(biāo)準(zhǔn)試驗環(huán)境下的太陽輻射密度，α為溫度系數(shù)，tpv,p為光伏面板表面溫度，tpv,stc是標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境下光伏發(fā)電面板的溫度，ta,p為環(huán)境溫度，tpv,soc為標(biāo)準(zhǔn)工況下光伏發(fā)電的表面溫度，ηe,pv為標(biāo)準(zhǔn)試驗環(huán)境下的光伏效率，τ為光伏罩的太陽能透過率，β為太陽能吸收率，gsoc為標(biāo)準(zhǔn)太陽輻射強度，ta,soc為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度；
15、所述燃?xì)廨啓C模型，表達式為：
16、ege＝fgeηge,e
17、qr＝fgeηge,qηhr
18、
19、其中，ege為燃?xì)廨啓C的發(fā)電量，fge為天然氣消耗量，qr為余熱發(fā)電量，ηge,e，ηge,q，ηhr分別為燃?xì)廨啓C的發(fā)電效率、余熱效率和熱回收效率，vge,gas為天然氣量，lhvgas為天然氣低熱值；
20、所述吸收式制冷機模型，表達式為：
21、qra＝qac/copac
22、其中，qra為吸收式制冷機吸收的熱量，qac為吸收式制冷機冷卻輸出，copac為性能系數(shù)；
23、所述地源熱泵模型，表達式為：
24、
25、
26、其中，egshp,c和egshp,h分別是地源熱泵在冷卻和加熱模式下的功耗，qgshp,c和qgshp,h分別是冷卻和加熱輸出，copgshp,c和copgshp,h分別是在冷卻和制熱模式下的性能系數(shù)；
27、所述有機朗肯循環(huán)模型，表達式為：
28、eorc＝qorcηorc
29、其中，eorc為有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的輸出功率，qorc、ηorc為分別為輸入熱量以及功率效率；
30、所述燃?xì)忮仩t模型，表達式為：
31、vb＝qb/ηblhvgas
32、其中，lhvgas為天然氣低熱值，vb為燃?xì)忮仩t天然氣消耗量，qb、ηb分別為燃?xì)忮仩t輸出熱量以及爐熱效率；
33、所述熱交換器模型，表達式為：
34、qhx＝qrhηhx
35、其中，qhx為熱交換器的輸出熱量，qrh、ηhx分別為熱量輸入以及熱交換器的熱效率。
36、作為本專利技術(shù)所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型的目標(biāo)函數(shù)，表達式為：
37、minatc＝ccap+com+cop
38、其中，ccap、com、cop分別為初始投資成本的年平均成本、組件的維護成本以及運營成本；
39、所述計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型的目標(biāo)函數(shù)包括年平均成本、ies的維護成本以及ies的運營成本，表達式為：
40、
41、
42、cop＝cgas+cgrid+ctax+cpe
43、其中，nm、cm分別為第m臺設(shè)備的裝機容量和單位投資成本，i、n分別為折現(xiàn)率以及設(shè)備使用壽命，l為設(shè)備數(shù)量，ε為投資成本的比例系數(shù)，cgas、cgrid分別為天然氣成本和購電成本，ctax為碳稅，cpe為光伏棄電的懲罰成本。
44、作為本專利技術(shù)所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述天然氣成本、購電成本、碳稅以及光伏棄電的懲罰成本，表達式為：
45、
46、
47、
48、
49、其中，cgas是天然氣價格，fgas,j是天然氣每小時消耗量，cpe,j是電網(wǎng)每小時電價，egrid,j是從電網(wǎng)每小時購買的電力，是單位碳稅，是二氧化碳每小時排放量，cpv是光伏廢棄的單位罰款成本，分別是光伏每小時發(fā)電功率和直流本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)包括光伏機組數(shù)據(jù)、燃?xì)廨啓C數(shù)據(jù)、吸收式制冷機數(shù)據(jù)、地源熱泵數(shù)據(jù)、有機朗肯循環(huán)數(shù)據(jù)、燃?xì)忮仩t數(shù)據(jù)以及熱交換器數(shù)據(jù)；
3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述基于數(shù)據(jù)中心的綜合能源系統(tǒng)模型包括光伏機組模型、燃?xì)廨啓C模型、吸收式制冷機模型、地源熱泵模型、有機朗肯循環(huán)模型、燃?xì)忮仩t模型以及熱交換器模型；
4.如權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型的目標(biāo)函數(shù)，表達式為：
5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述IES運營成本包括天然氣成本、購電成本、碳稅以及光伏棄電的懲罰成本，表達式為：
6.如權(quán)利要求5所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述約束條件包括電能平衡約束、冷負(fù)荷平衡約束、熱能平衡約束、燃?xì)廨啓C設(shè)備容量約
7.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述將目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題是通過松弛原MILP問題得到線性規(guī)劃問題，并利用單純形法得到線性規(guī)劃的非積分?jǐn)?shù)值解，在IES優(yōu)化模型中，等式αonNgeSge≤Ege≤NgeSge中由Nge、Sge兩個決策變量引起的非線性項通過引入M的無窮大數(shù)轉(zhuǎn)換為線性項，表達式為：
8.一種采用如權(quán)利要求1～7任一所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建模塊、計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型構(gòu)建模塊以及優(yōu)化求解模塊；
9.一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)包括光伏機組數(shù)據(jù)、燃?xì)廨啓C數(shù)據(jù)、吸收式制冷機數(shù)據(jù)、地源熱泵數(shù)據(jù)、有機朗肯循環(huán)數(shù)據(jù)、燃?xì)忮仩t數(shù)據(jù)以及熱交換器數(shù)據(jù)；
3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述基于數(shù)據(jù)中心的綜合能源系統(tǒng)模型包括光伏機組模型、燃?xì)廨啓C模型、吸收式制冷機模型、地源熱泵模型、有機朗肯循環(huán)模型、燃?xì)忮仩t模型以及熱交換器模型；
4.如權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述計算任務(wù)轉(zhuǎn)移模型的目標(biāo)函數(shù)，表達式為：
5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述ies運營成本包括天然氣成本、購電成本、碳稅以及光伏棄電的懲罰成本，表達式為：
6.如權(quán)利要求5所述的基于數(shù)據(jù)中心負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述約束條件包括電能平衡約束、冷負(fù)荷平衡約束、熱能平衡約束、燃?xì)廨啓C設(shè)備容量約束；所述約束由燃?xì)廨啓C模型、有機朗肯循環(huán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：甘潤東，金鑫，鐘掖，羅鴻軒，湯杰，潘廷哲，李洵，黃強，馮俊豪，王興川，
申請(專利權(quán))人：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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