Coordination Planning of Power Supply in Data Center Park Considering Multiple Resources

Yang WANG; Peng LI; Haoran JI; Jieying SONG; Sirui CHEN; Chengshan WANG

doi:10.7500/AEPS20211215008

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Coordination Planning of Power Supply in Data Center Park Considering Multiple Resources

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Coordination Planning of Power Supply in Data Center Park Considering Multiple Resources
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 14, Pages: 19-28(2022)
- 作者机构：
  
  1. 智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2. 全球能源互联网研究院有限公司，北京市 102200
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5200-201958451A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20211215008
  CLC：
- Received：15 December 2021，
  
  Revised：2022-03-02，
  
  Published Online：13 May 2022，
  
  Published：25 July 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
王玚,李鹏,冀浩然等.考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划[J].电力系统自动化,2022,46(14):19-28.

WANG Yang,LI Peng,JI Haoran,et al.Coordination Planning of Power Supply in Data Center Park Considering Multiple Resources[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):19-28.
王玚,李鹏,冀浩然等.考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划[J].电力系统自动化,2022,46(14):19-28. DOI： 10.7500/AEPS20211215008.

WANG Yang,LI Peng,JI Haoran,et al.Coordination Planning of Power Supply in Data Center Park Considering Multiple Resources[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):19-28. DOI： 10.7500/AEPS20211215008.

摘要

随着数字化时代到来，数据中心的数量和规模与日俱增，已成为配电网中一类重要的需求响应资源。为提高设备利用效率，数据中心可通过柔性配电设备与园区内光伏、储能系统化集成，进一步保障数据中心的供电可靠性与运行经济性。提出了一种考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划方法。首先，对数据中心园区内多类型设备进行建模。在此基础上，建立了考虑多类型资源的数据中心园区供电规划模型，以数据中心园区设备投资成本和运行成本最小为目标，合理规划园区内柔性变电站各换流器容量、数据中心各类型服务器数量、储能系统及光伏系统的容量。最后，采用数据中心园区算例，验证了考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划的经济效益，分析了不同因素对数据中心园区规划结果的影响。

Abstract

With digital era approaching

the quantity and scale of data centers are increasing rapidly. Data center has become an important demand response resource. To improve the utilization of equipment

the data center can be systematically integrated with photovoltaic (PV) and energy storage system (ESS) in the park through flexible distribution equipment to ensure the power supply reliability and operation economy of the data center. A coordination planning method of power supply in data center parks with multiple resources is proposed. First

the multiple equipment is modeled for data center parks. On this basis

a power supply planning model for data center parks is established considering multiple resources. With the objective of minimizing the equipment investment and operation cost in data center parks

the converter capacity of flexible substations

the server number of data centers

and the capacity of ESS and PV are optimally determined. Finally

a case of a data center park is used to verify the economic benefits of the coordination planning of power supply in data center parks with multiple resources. In addition

the impacts of different factors on the planning results of data center parks are analyzed.

关键词

Keywords

references

吴刚，高赐威，陈宋宋，等 . 考虑需求响应的数据中心用电负荷优化研究综述［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3782 - 3788 .

WU Gang ， GAO Ciwei ， CHEN Songsong ， et al . A survey on data center power load optimization considering demand response ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3782 - 3788 .

曹晓峻，高赐威，李德智，等 . 数据网络与电力网络混合运行建模及其参与系统经济运行［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 5 ）： 1448 - 1456 .

CAO Xiaojun ， GAO Ciwei ， LI Dezhi ， et al . Mixed operation model of data network and power network and its participation in the economic operation of power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 5 ）： 1448 - 1456 .

CHEN M ， GAO C W ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . Internet data center load modeling for demand response considering the coupling of multiple regulation methods ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 2060 - 2076 .

JIN C Q ， BAI X L ， YANG C ， et al . A review of power consumption models of servers in data centers ［J］. Applied Energy ， 2020 ， 265 ： 114806 .

吕佳炜，张沈习，程浩忠，等 . 集成数据中心的综合能源系统能量流-数据流协同规划综述及展望［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 16 ）： 5500 - 5521 .

LYU Jiawei ， ZHANG Shenxi ， CHENG Haozhong ， et al . Review and prospect on coordinated planning of energy flow and workload flow in the integrated energy system containing data centers ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 16 ）： 5500 - 5521 .

DABBAGH M ， HAMDAOUI B ， RAYES A ， et al . Shaving data center power demand peaks through energy storage and workload shifting control ［J］. IEEE Transactions on Cloud Computing ， 2019 ， 7 （ 4 ）： 1095 - 1108 .

LU X J ， KONG F X ， LIU X ， et al . Bulk savings for bulk transfers： minimizing the energy-cost for geo-distributed data centers ［J］. IEEE Transactions on Cloud Computing ， 2020 ， 8 （ 1 ）： 73 - 85 .

CHEN S R ， LI P ， JI H R ， et al . Operational flexibility of active distribution networks with the potential from data centers ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 293 ： 116935 .

HU H ， WEN Y G ， YIN L ， et al . Coordinating workload scheduling of geo-distributed data centers and electricity generation of smart grid ［J］. IEEE Transactions on Services Computing ， 2020 ， 13 （ 6 ）： 1007 - 1020 .

YU L ， JIANG T ， ZOU Y L ， et al . Joint energy management strategy for geo-distributed data centers and electric vehicles in smart grid environment ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 5 ）： 2378 - 2392 .

LI J ， QI W B . Toward optimal operation of Internet data center microgrid ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 2 ）： 971 - 979 .

陈冰，伦振坚，张学昶，等 . 面向数据中心的柔性直流配电系统多目标综合评估［J/OL］. 高电压技术［ 2021-10-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=GDYJ2021102500E&uniplatform=NZKPT&v=4wc-ki0R37Qi9YEo3r5Rjrg6FPTKkF8w7Kl3I7YNn65PkYqHpWQNjkOHWPODO3Q6 https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=GDYJ2021102500E&uniplatform=NZKPT&v=4wc-ki0R37Qi9YEo3r5Rjrg6FPTKkF8w7Kl3I7YNn65PkYqHpWQNjkOHWPODO3Q6 .

CHEN Bing ， LUN Zhenjian ， ZHANG Xuechang ， et al . Multi-objective comprehensive evaluation method of flexible DC distribution system for data center application scenarios ［J/OL］. High Voltage Engineering ［ 2021-10-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLA https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLA ST & filename=GDYJ2021102500E & uniplatform=NZKPT & v=4wc-ki 0 R 37 Qi9YEo 3 r 5 Rjrg6FPTKkF 8 w 7 Kl 3 I 7 YNn 65 PkYqHpWQNjkOHWPODO3Q 6 .

王成山，季节，冀浩然，等 . 配电系统智能软开关技术及应用［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

WANG Chengshan ， JI Jie ， JI Haoran ， et al . Technologies and application of soft open points in distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

李鹏，王瑞，冀浩然，等 . 低碳化智能配电网规划研究与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 24 ）： 10 - 21 .

LI Peng ， WANG Rui ， JI Haoran ， et al . Research and prospect of planning for low-carbon smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 24 ）： 10 - 21 .

周京华，张荣，陈亚爱，等 . 张北数据港柔性变电站DC/AC变流器关键控制策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 11 ）： 128 - 134 .

ZHOU Jinghua ， ZHANG Rong ， CHEN Yaai ， et al . Key control strategy for DC/AC converter in flexible substation in Zhangbei data center ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 128 - 134 .

ZHANG S X ， FANG Y C ， ZHANG H ， et al . Maximum hosting capacity of photovoltaic generation in SOP-based power distribution network integrated with electric vehicles ［J/OL］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ［ 2022-01-06 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/document/9672708 https://ieeexplore.ieee.org/document/9672708 .

VAFAMEHR A ， KHODAYAR M E ， MANSHADI S D ， et al . A framework for expansion planning of data centers in electricity and data networks under uncertainty ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 305 - 316 .

HADDAD M ， DA COSTA G ， NICOD J M ， et al . Combined IT and power supply infrastructure sizing for standalone green data centers ［J］. Sustainable Computing： Informatics and Systems ， 2021 ， 30 ： 100505 .

QI W B ， LI J ， LIU Y Q ， et al . Planning of distributed Internet data center microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 762 - 771 .

LYU J W ， ZHANG S X ， CHENG H Z ， et al . Optimal sizing of energy station in the multienergy system integrated with data center ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2021 ， 57 （ 2 ）： 1222 - 1234 .

GUO C S ， LUO F J ， CAI Z X ， et al . Integrated planning of Internet data centers and battery energy storage systems in smart grids ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 281 ： 116093 .

ISLAM F M M U ， LIN M . Hybrid DVFS scheduling for real-time systems based on reinforcement learning ［J］. IEEE Systems Journal ， 2017 ， 11 （ 2 ）： 931 - 940 .

高赐威，曹晓峻，闫华光，等 . 数据中心电能管理及参与需求侧资源调度的展望［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 1 - 7 .

GAO Ciwei ， CAO Xiaojun ， YAN Huaguang ， et al . Energy management of data center and prospect for participation in demand side resource scheduling ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 1 - 7 .

LEI N A ， MASANET E . Statistical analysis for predicting location-specific data center PUE and its improvement potential ［J］. Energy ， 2020 ， 201 ： 117556 .

冯成，王毅，陈启鑫，等 . 能源互联网下的数据中心能量管理综述［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 1 - 9 .

FENG Cheng ， WANG Yi ， CHEN Qixin ， et al . Review of energy management for data centers in energy Internet ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 1 - 9 .

CHEN M ， GAO C W ， SONG M ， et al . Internet data centers participating in demand response： a comprehensive review ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2020 ， 117 ： 109466 .

WANG H ， HUANG J W ， LIN X J ， et al . Proactive demand response for data centers： a win-win solution ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 3 ）： 1584 - 1596 .

赵金利，陈昊，宋关羽，等 . 考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 22 - 31 .

ZHAO Jinli ， CHEN Hao ， SONG Guanyu ， et al . Planning method of soft open point in distribution network considering reliability benefits ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 22 - 31 .

LI P ， JI J ， JI H R ， et al . MPC-based local voltage control strategy of DGs in active distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2911 - 2921 .

WANG H X ， ZHANG J X ， YANG B ， et al . On time-sensitive revenue management in green data centers ［J］. Sustainable Computing： Informatics and Systems ， 2017 ， 14 ： 1 - 12 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

No data

Related Author

ZHENG Ran

LIU Baozhu

HU Junjie

XIE Dongliang

CHEN Zhilin

LIU Hao

BI Tianshu

HUANG Yu

Related Institution

State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University)

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

Institute of Advanced Technology for Carbon Neutrality, Nanjing University of Posts and Telecommunications

NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute)

National Engineering Research Center for Electrical Energy Conversion and Control (Hunan University)

⁰