(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211085793.2 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 (72)发明人 徐青山　马振珲　杨永标　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 沈利芳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 113/02(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 数据中心需求响应优化方法、 装置、 设备及 存储介质 (57)摘要 本发明提供数据中心需求响应优化方法、 装 置、 设备及存储介质， 涉及电力经济领域。 该数据 中心需求响应优化方法， 包括获取数据中心网络 负载的特征、 数据中心内设备的换热耦合关系以 及数据中心IT设备和空调设备的运行特性； 根据 数据中心网络负载的特征对网络负载进行分类； 根据数据中心内设备的换热耦合 关系， 构建数据 中心热力学模型； 建立IT设备和空调设备的能耗 模型； 根据对网络负载进行分类、 数据中心热力 学模型以及IT设备和空调设备的能耗模 型， 构建 综合约束条件； 基于数据中心的可调节潜力， 结 合数据中心IT设备和空调设备间存在的电热耦 合关系， 实现数据中心节能降耗和经济效益之间 良好的平衡 。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115438490 A 2022.12.06 CN 115438490 A 1.一种数据中心需求响应优化方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取数据中心网络负载的特征、 数据中心内设备的换热耦合关系以及数据中心IT设备 和空调设备的运行 特性； 根据数据中心网络负载的特 征对网络负载进行分类； 根据数据中心内设备的换 热耦合关系， 构建数据中心热力学模型； 根据数据中心IT设备和空调设备的运行 特性， 建立 IT设备和空调设备的能耗模型； 根据对网络负载进行分类、 数据中心热力学模型以及IT设备和空调设备的能耗模型， 构建综合约束条件； 根据综合约束条件 并以数据中心运行成本和客户服务质量惩罚成本之和最小为目标， 将数据中心的需求响应优化问题线性 化为混合整数线性 规划问题； 对混合整数线性 规划问题进行求 解， 得到所述数据中心的优化需求响应策略。 2.根据权利要求1所述的一种数据中心需求响应优化方法， 其特征在于， 所述综合约束 条件包括网络负载最大响应时间约束， 空调设备功率约束， IT设备温度约束和入口气流温 度约束。 3.根据权利要求1所述的一种数据中心需求响应优化方法， 其特 征在于， 所述数据中心网络负载分为交 互式负载和批处 理式负载； 所述交互式负载 具有最高优先级性； 所述批处 理式负载包括DT1型负载和DT2型负载； 所述DT1型负载和DT2均具有时间转移特性， 其中， 所述DT2型负载还具有可削减特 征。 4.根据权利要求1所述的一种数据中心需求响应优化方法， 其特征在于， 所述数据中心 内设备的换 热原理为： 数据中心机房采用冷或热通道隔离的方式进行散热； 机房底部变速风扇通过高架地板的进气百叶窗将冷空气压缩进入密闭的冷通道， 冷通 道中安装的过滤器、 加湿装置和冷却器确保空气参数保持恒定， IT设备的风扇吸入冷空气 给设备降温， 形成热空气后由机柜后端排出至热通道。 5.根据权利要求1所述的一种数据中心需求响应优化方法， 其特征在于： 所述数据中心 IT设备的对流换 热过程可以采用等效热阻模型来描述， 满足如下关系式为 CIT＝cp,ITnracks(nserversmservers+mrack) 式中， Rin为IT设备入口对流换热等效热阻， CIT为IT设备的热容， 表示t时刻IT设备的 温度， 表示t时刻IT设备的功率， 表示t时刻设备机架中的空气温度， cp,IT为IT设备平 均比热容， nracks为机架数量， nservers为IT设备数量， mservers为单个IT设备的质量， mrack为单个 空机架的质量； 对机架中的空气对流换热过程、 冷通道和热通道中的空气对流换热过程以及冷热通道 与墙壁表面换 热过程分别进行建模， 具体为 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115438490 A 2CRack＝VfreeSpacenracksρaircp,air 式中， CRack为机架中空气的热容， mair为空气流量， κ为传热系数， cp,air为空气比热容， 为t时刻冷通道的空气温度， VfreeSpace为机房内可用空间体积， ρair为空气的密度， Δt为 时间步长间隔； CcAisle＝VcAisleρaircp,air 式中， CcAisle为冷通道中空气的热容， Rcold为冷通道与其墙壁表面的对 流换热等效热阻， 为t时刻IT设备的入口气流温度， VcAisle为冷通道空间体积； ChAisle＝VhAisleρaircp,air 式中， ChAisle为热通道中空气的热容， Rhot为热通道与其墙壁表面的对流换热等效热阻， 为t时刻热通道的空气温度， VhAisle为热通道空间体积； 式中， 为t时刻冷通道 墙壁温度， 为t时刻热通道墙壁温度， 为t时刻室外温 度。 6.根据权利要求1所述的数据中心需求响应优化方法、 装置、 设备及存储介质， 其特征 在于： 所述建立 IT设备和空调设备的能耗模型 具体为： IT设备功耗 可以建模为IT设备资源利用率 和入口气流温度 的函数， 满足 如下关系式： 式中， Pidle为IT设备静态 功率， a0,b0,c0为常数； 通过调整空调设备的功耗来提供灵活性以实现需求响应， 空调设备功耗 可以建 模为热通道空气温度 和入口气流温度 的函数， 满足如下关系式： 式中， 为t时刻空调设备功率， COPHVAC为空调设备性能系数， 系数越高说明空调能 效越好， 为t时刻空调送风温度。 7.根据权利要求1所述的数据中心需求响应优化方法、 装置、 设备及存储介质， 其特征权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115438490 A 3