氢能数据中心的灵活负载调度：一种注重效率的非凸不确定性优化方法

《IEEE Transactions on Power Systems》：Flexible Load Scheduling of Hydrogen Energy Data Centers: An Efficiency-Preferred Non-Convex Uncertain Optimization Approach

　　

摘要：

氢能数据中心（HEDC）代表了一种新兴的清洁能源基础设施。由于其潜在的负载灵活性，HEDC被视为电力需求响应（DR）项目中的重要对象。本文设计了一种基于DR的调度策略，以优化HEDC的运营，同时实现电力成本降低和可再生能源（RE）利用的提高。这种优化策略需要解决三个关键的非凸问题：HEDC的复杂负载特性、动态电价以及RE的不确定性。针对这些挑战，提出了一种非凸集区间优化（NSIO）方法，在不确定条件下获得高性能和精确的解决方案。所提出的NSIO的优势在于：（i）能够模拟效率偏好；（ii）使用精确的凸松弛技术来降低计算复杂性；（iii）采用完全显式的数学建模以实现全局最优。在修改后的IEEE 24节点电力系统上进行了全面的案例研究。结果验证了上述响应策略有效降低了运营成本并提高了RE的利用率。通过对五种先进的不确定优化方法进行系统评估，所提出的NSIO相比传统方法表现出高出2.3%～20.0%的优越性能。

引言

数据中心是智慧城市的关键基础设施之一，提供必要的计算和数据服务。这些服务支持商业、工业和交通领域的智能运营[1]，[2]。在中国快速发展的数字经济中，到2023年，运营中的数据中心拥有超过760万个标准机架，提供了197 EFLOPS的计算能力和1080 EB的存储容量。这一增长使数据中心成为主要的电力消费者，自2018年以来年增长率持续为30%[3]。因此，数据中心已成为电力需求侧的重要客户。此外，数据中心的自动化管理创造了独特的负载灵活性，使其成为需求侧负载调度的宝贵资产。它们能够动态调整电力消耗，使其成为电力需求响应（DR）项目的理想参与者[4]。