清华大学学报(自然科学版)

作者：刘迪, 曹军威, 刘明爽

单位：1. 清华大学 自动化系, 北京 100084;<br>2. 清华大学 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084;<br>3. 深圳市腾讯计算机系统有限公司, 深圳 518057

关键词：分布式数据中心,微分方程,协同优化,可再生能源,最优控制

基金：曹军威, 研究员,

随着数据中心规模的不断扩大, 其能耗巨大的问题也日益突出。分布式数据中心既可以通过计算任务在多个数据中心间的分配实现功率的转移, 也可以通过单个数据中心的功率控制实现功耗和计算时延的均衡。这2种优化手段相互耦合, 且面临着来自于信息层和能量层的多元不确定性的影响, 需要快速可靠的控制手段实现数据中心信息层和能量层的协同优化。该文首先构建了分布式数据中心协同优化调节架构, 并分析了多数据中心计算任务分配与单数据中心功率优化的动态特性。其次, 构建了基于动态微分方程的信息层和能量层耦合优化问题的统一调节模型。最后, 综合考虑系统运营成本及计算时延构建目标函数, 引入最优控制理论对该问题求解, 实现数据中心信息能量的秒级协同优化控制。仿真结果表明, 相比分钟级的控制, 基于该策略的快速控制能够较好的追踪可再生能源出力以及计算任务的波动, 从而有效提升系统的经济效益及可再生能源就地消纳率。

来源：2022年第12期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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