数据中心多能互补分布式能源系统设计与运行优化研究

摘要

为实现数据中心的低碳转型和能效提升，提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特征的运行策略，采用改进的多目标蝗虫优化算法对系统容量配置进行求解。为了分析优化目标和运行策略对系统优化的影响，通过组合不同优化目标和运行策略形成了多种优化设计方案，采用层次分析法和熵权法确定评价指标的权重，并利用多准则妥协解排序法进行评价排序。针对青海省某数据中心的案例，获得其能源系统的优化设计与运行方案。研究表明：运行策略主要影响吸收式制冷机和地源热泵的容量，而优化目标主要影响储能设备的容量；在相同的运行策略下，增加优化目标可提升系统的综合性能；对于不同的方案，生命周期成本、碳排放、能耗等基础优化目标值变化较小，而电网购电率和热量浪费率变化较大；通过实施五目标优化，即在基础优化目标的基础上增加热量浪费率、电网购电率，系统的综合性能得到了显著提升，其中热量浪费率和电网购电率分别降低了62.30%和25.92%,可再生能源发电占比增加了2%。

关键词

数据中心 / 多能互补分布式能源系统 / 优化设计 / 运行策略 / 多目标蝗虫优化算法

基金资助

国家自然科学基金“能源有序转化”基础科学中心资助项目(51888103)