Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems

ZHU Jiebei; YANG Shunpo; YU Lujie; JIA Hongjie

doi:10.7500/AEPS20220212003

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Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 20, Pages: 13-22(2022)
- 作者机构：
  
  天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2018YFA0702200);National Natural Science Foundation of China(51977143)
- DOI：10.7500/AEPS20220212003
  CLC：
- Received：12 February 2022，
  
  Revised：2022-05-18，
  
  Published Online：01 September 2022，
  
  Published：25 October 2022
- 稿件说明：
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朱介北,杨顺坡,俞露杰等.数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的建模和变温控制[J].电力系统自动化,2022,46(20):13-22.

ZHU Jiebei,YANG Shunpo,YU Lujie,et al.Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):13-22.
朱介北,杨顺坡,俞露杰等.数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的建模和变温控制[J].电力系统自动化,2022,46(20):13-22. DOI： 10.7500/AEPS20220212003.

ZHU Jiebei,YANG Shunpo,YU Lujie,et al.Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):13-22. DOI： 10.7500/AEPS20220212003.

摘要

随着数据中心的广泛部署，解决其高能耗问题正成为一大技术挑战。为降低数据中心用能成本和缓解环境污染问题，利用可再生能源为数据中心供电正成为关注热点。然而，由于可再生能源的随机性和波动性，数据中心对其消纳率低下。在考虑可再生能源随机波动特征和数据中心制冷系统负荷可控特征的前提下，提出一种面向数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的变温控制策略。通过数据中心制冷功耗与可再生能源发电即时匹配，使制冷量随可再生能源出力而变化，发挥数据中心机房热惯性对温度变化的衰减和延迟作用，确保在制冷量波动的情况下数据中心维持在安全运行温度。搭建了数据中心能耗模型和温度动态响应模型，并提出了适用于评价数据中心可再生能源利用率的新型能效指标，验证了所提变温控制策略能够大幅提高可再生能源利用率并降低市电消耗。

Abstract

With the widespread deployment of data centers

addressing their high energy consumption is becoming a major technical challenge. In order to reduce energy costs of data center and alleviate environmental pollution problems

using renewable energy to supply power for data centers is becoming the focus of attention. However

due to the randomness and volatility of the renewable energy

the consumption rate of renewable energy in data centers is relatively low. On the premise of considering the random fluctuation characteristics of the renewable energy and the load controllable characteristics of the data center cooling system

a variable temperature control strategy for the instant consumption of renewable energy in the data center cooling system is proposed. Through matching the cooling power consumption of the data center with the power generation of renewable energy

the cooling capacity changes with the output of renewable energy. The thermal inertia of the data center room can be used to attenuate and delay temperature changes to ensure that the data center maintains a safe operating temperature when the cooling capacity fluctuates. The data center energy consumption model and temperature dynamic response model are built

and a new energy efficiency index suitable for evaluating the utilization rate of renewable energy in the data center is proposed. It is verified that the proposed variable temperature control strategy can significantly improve the utilization rate of renewable energy and reduce the consumption of utility electricity.

关键词

Keywords

references

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