一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法与流程

技术特征：
1.一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、读取数据中心耗电设备参数，并建立数据中心耗电设备模型；步骤2、读取光伏实时出力p
pv
数值，根据光伏实时出力p
pv
调整数据中心冷却设备的电功率参考值p
cooling*
，使p
cooling*
＝p
pv
；步骤3、根据数据中心冷却设备的电功率参考值p
cooling*
，通过pi控制器控制压缩机转速n进而控制制冷却设备电功率p
cooling
，并计算得到制冷量q
ac
；步骤4、根据步骤3制冷量q
ac
计算数据中心机房温度t
in
；步骤5、判断数据中心机房温度t
in
与设定的数据中心运行温度上下限关系，若数据中心机房温度t
in
与在设定的数据中心运行温度下限t
min
和设定的数据中心运行温度上限t
max
之间时，返回步骤2，否则进入步骤6；步骤6、计算下垂控制得到修正量δp；步骤7、重新调整调整数据中心冷却设备的电功率参考值p
cooling*
，使p
cooling*
＝p
pv
δp后，返回步骤3。2.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述步骤1中数据中心耗电设备包括：it设备、冷却设备、供电系统和照明系统，该数据中心耗电设备的模型为：p
total
＝p
it
p
cooling
p
l
p
s
其中，p
total
为数据中心总能耗；p
it
为it设备能耗；p
cooling
为冷却系统能耗；p
l
为照明能耗；p
s
为供电系统能耗。3.根据权利要求2所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述it设备能耗p
it
的计算方法为：p
it
＝p
it_idle
(p
it_max
‑
p
it_idle
)u
cpu
其中，p
it_idle
为服务器空闲功耗；p
it_max
为服务器最大功耗；u
cpu
为cpu利用率；服务器的最大功耗和空闲功耗参数与服务器额定功率p
it_rate
、服务器平均额定处理速度s
cpu
以及处理器数量n
cpu
相关：p
it_max
＝a0 a1p
it_rated
a2n
cpu
s
cpu
p
it_idle
＝a3 a4p
it_rated
a5n
cpu
s
cpu
其中，a0、a1、a2、a3、a4和a5为经验系数，因此通过控制冷却系统能耗p
cooling
进而控制数据中心总能耗p
total
。4.根据权利要求3所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述经验系数a0为
‑
5.607，a1为0.2101，a2为0.002499，a3为
‑
5.679，a4为0.1123，a5为0.0001593。5.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述步骤3中通过pi控制器控制压缩机转速n进而控制制冷却设备电功率p
cooling
的具体实现方法为：p
cooling
＝n3·
p
max
其中，n为冷却设备等效压缩机转速；k
p
为pi控制器的比例系数；k
i
为pi控制器的积分系
数；p
max
为冷却设备最大功率。6.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述步骤3中计算得到制冷量q
ac
方法为：cop＝(0.0068sat2 0.008sat 0.458)其中，能效比cop为空调设定温度sat的函数。7.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述步骤4的具体计算方法为：q
g
＝q
t
q
server
q
s
‑
q
ac
q
t
＝(k
top
s
top
w
wall
s
wall
)[t
out
‑
t
in
]q
ac
＝a
·
m
z
·
c
w
·
(t
w
‑
out
‑
t
w
‑
in
)
·
e
‑
at
(ρ
a
·
v
k
·
c
a
m
server
·
c
server
)
·
dt
in
(t)＝q
t
·
dt q
s
·
dt q
server
·
dt
‑
q
ac
·
dtdt其中，q
g
为某段时间内数据中心在冷却设备作用下实际获得的热量；q
t
为室外通过外墙或房顶建筑结构向室内传入热量；q
server
为服务器发热量；人员或照明灯发热量为q
s
；ρ
a
为空气密度；v
k
为室内体积；c
a
为空气比热容；m
server
为服务器总质量；c
server
为服务器等效比热容；k
top
为房顶热传导系数；k
wall
为墙壁热传导系数；a为冷冻水温度变化参数；t
w
‑
out
为冷冻水出水温度；t
w
‑
in
为冷冻水进水温度；t
in
(0)为初始时刻数据中心机房温度。8.根据权利要求1所述的一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，其特征在于：所述步骤6的具体实现方法为：其中，k
t
为下垂系数，当δp＜0时表示数据中心温度触及下限，需要减少制冷量，此时将无法完全消纳光伏发电，δp为光伏发电外送量；当δp＞0时表示数据中心温度触及上限，需要增大制冷量，此时光伏发电量无法满足数据中心制冷需求，δp为冷却设备消耗的市电量。

技术总结
本发明涉及一种实现数据中心即时消纳光伏发电的变温控制方法，通过读取光伏实时出力值，调整冷却设备的电功率参考值，进而通过下垂控制以及比例积分控制调控数据中心冷却设备，使其功耗即时匹配光伏发电，实现就地消纳、以冷能的形式存储在数据中心机房里，降低数据中心机房温度或当光伏发电量大幅降低时，适当的提高数据中心机房温度，合理利用存储的冷能的功能，从而提高可再生能源利用率降低市电使用量。本发明综合考虑了光伏发电随机波动特性以及数据中心冷却系统柔性负荷特性，充分发挥了需求侧负荷的可控能力，与传统恒温控制方法相比，省去了蓄电池装置，能够适用于配备可再生供电的绿色数据中心，具有良好的技术经济性。性。性。


技术研发人员：朱介北 杨顺坡 赵军 李峰
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.04.12
技术公布日：2021/10/18