能源互联网数据中心构建方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及一种能源互联网数据中心构建方法、装置、设备及存储介质，属于能源互联网数据中心构建领域。

背景技术：

能源互联网是由多种系统构成的复杂网络系统，其中包括电力系统、道路系统、燃气系统和信息系统等。能源互联网中涉及多种类型的设备和能源，需要开展多种类型的业务，信息系统是支撑能源互联网业务开展和能源互联网控制运行的关键。能源互联网的不断发展对信息系统的数据处理能力提出了更高的要求，因此利用数据中心构建能源互联网信息系统是一种必要的技术手段。面向能源互联网需求，提出可行有效的数据中心构建手段来构建适当的能源互联网数据中心是需要解决的重要问题，这对于提升数据中心的服务性能、经济性和可靠性等具有重要意义

随着大数据业务的发展，数据中心广泛应用于生产生活的许多领域。目前，针对电力营销和移动通信等应用场景，提出了数据中心构建方法或规划方法，如专利公开号为cn105894217a和cn107103381a的发明专利申请。但由于针对的是电力营销和通信服务业务场景，应用上存在局限性，而能源互联网业务和电力营销业务、移动运营商业务等其他应用场景有明显的不同，并且对于数据中心性能的要求也有所不同，目前能源互联网系统的数据中心构建，还没有可行、有效的方法和手段，因此在构建能源互联网数据中心时难以满足能源互联网需求，难以提升数据中的经济性和可靠性，给实际的工程建设带来了困难。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种能源互联网数据中心构建方法、装置、设备及存储介质，其考虑能源互联网特性和需求，能够解决能源互联网数据中心构建难题，使得能源互联网数据中心能够满足能源互联网需求并且提升数据中心的经济性和可靠性。

本发明的第一个目的在于提供一种能源互联网数据中心构建方法。

本发明的第二个目的在于提供一种能源互联网数据中心构建装置。

本发明的第三个目的在于提供一种能源互联网数据中心构建设备。

本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种能源互联网数据中心构建方法，所述方法包括：

接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来；

对能源互联网中的业务点和变电站进行定义；

根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束；

对原则约束进行线性化；

在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式。

进一步的，所述根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束，具体包括：

约束能源互联网数据中心只能建设在变电站中，作为约束的第一原则；

约束所有业务点只与一个一类变电站有网络通信连接；其中，所述一类变电站是指已建设能源互联网数据中心的变电站，作为约束的第二原则；

约束所有二类变电站只与一个一类变电站有网络通信连接；其中，所述二类变电站是指未建设能源互联网数据中心的变电站，作为约束的第三原则；

约束当存在多个能源互联网数据中心时，一类变电站相互之间具有网络通信连接，作为约束的第四原则；

约束网络通信为大容量的有线通信，作为约束的第五原则。

进一步的，所述第一原则，具体为：

定义cd＝{cd1,cd2,...}表示能源互联网数据中心位置，cdi为0-1变量，cdi取1表示pi为一类变电站，cdi取0表示pi为二类变电站；通过定义cd变量，确保能源互联网数据中心建设在变电站中；

所述第二原则，具体为：

定义矩阵a，表示业务点和能源互联网数据中心之间的连接关系，若pj是一类变电站，且pj和ni有网络通信连接，则a(ni,pj)值取1，其余情况矩阵a元素值取0；

第二原则的线性化表示如下式：

0≤a(ni,pj)≤cdj,ni∈n,pj∈p

所述第三原则，具体为：

定义矩阵b，表示二类变电站和能源互联网数据中心之间的连接关系，若pi是二类变电站，pj是一类变电站，且pi和pj有网络通信连接，则b(pi,pj)值取1，其余情况矩阵b元素值取0；

第三原则的线性化表示如下式：

所述第四原则，具体为：

定义矩阵c，表示能源互联网数据中心相互之间的连接关系，若pi是一类变电站，pj也是一类变电站，则c(pi,pj)值取1；

第四原则的线性化表示如下式：

其中，cdi表示cd中的第i个元素，cdj表示cd中的第j个元素。

进一步的，所述第一原则，具体为：

定义cd2＝{cd1,cd2,...,cdi,0,0,...,0}，若能源互联网中有a个变电站，则cd2的前a个元素根据变电站类型取1或0，变电站为一类变电站时取1，变电站为二类变电站时取0；如果能源互联网中有b个业务点，则cd2的后b个元素为全部取0；

所述第二原则和第三原则，具体为：

定义矩阵d表示连接关系，矩阵d具有i行和j列，矩阵d的取值情况如下：

若i行表示业务点，j列表示一类变电站，且i和j相连，则d(i,j)值取1；

若i行表示二类变电站，j列表示一类变电站，且i和j相连，则d(i,j)值取1；

其余情况下矩阵d元素值取0；

第二原则和第三原则的线性化表示如下式：

0≤d(i,j)≤cdj

所述第四原则，具体为：

定义矩阵e，表示能源互联网数据中心相互之间的连接关系，若pi是一类变电站，pj也是一类变电站，则e(pi,pj)值取1；

第四原则的线性化表示如下式：

其中，cdi表示cd2前a个元素中的第i个元素，cdj表示cd2前a个元素中的第j个元素。

进一步的，所述设定业务处理的基本流程，具体包括：

设定业务点产生业务需求并且采集业务相关的数据；

设定业务点将需要由能源互联网数据中心处理的业务数据通过网络通信上送至能源互联网数据中心；

设定能源互联网数据中心之间根据特定的处理策略，单独或合作完成业务数据处理；

设定能源互联网数据中心将处理结果和其他相关数据一并通过网络通信下送至业务点。

进一步的，所述方法还包括：

针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种能源互联网数据中心构建装置，所述装置包括：

业务点分析模块，用于接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来；

站点定义模块，用于对能源互联网中的业务点和变电站进行定义；

原则约束模块，用于根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束；

线性化模块，用于对原则约束进行线性化；

业务处理流程模块，用于在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式。

进一步的，所述装置还包括：

优化分析模块，用于针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种能源互联网数据中心构建设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的能源互联网数据中心构建方法。

本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的能源互联网数据中心构建方法。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明通过对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来，并对能源互联网中的业务点和变电站进行定义，从而对能源互联网数据中心进行原则约束以及对原则约束进行线性化，最后设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式，为能源互联网数据中心的建设提供了一个切实可行的方案，解决了能源互联网数据中心建设的难题；此外，本发明考虑了能源互联网特性，能够在满足能源互联网业务需求的同时提升能源互联网数据中心的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的基于数据中心的能源互联网信息系统结构图。

图2为本发明实施例1的能源互联网数据中心构建方法的流程图。

图3为本发明实施例1的定义的矩阵d的示意图。

图4为本发明实施例1的能源互联网数据中心构建的最优设计方案示例图。

图5为本发明实施例2的能源互联网数据中心构建装置的结构框图。

图6为本发明实施例3的能源互联网数据中心构建设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

图1示出了基于数据中心的能源互联网信息系统结构图，各个部分的具体说明如下：

设备：指能源互联网中海量的、不同类型的设备，这些设备实现多种类型能源供应、能源交换、信息采集、设备控制、能源互联网保护和能源互联网稳定运行等多种功能。设备是能源互联网业务开展的基础和最底层单元。

业务点：指能源互联网中与能源互联网业务相关，有数据处理需求的能源互联网站点。业务点一般是较大型的能源互联网站点，站内接入了许多不同类型的设备，例如发电站、微电网、燃气站、新能源电站和汽车充电站等。

数据中心：指用于支持能源互联网业务，为能源互联网业务开展提供数据处理能力的数据中心。

接入通信：指设备和业务点之间的通信，一般是短距离、多样化、小容量的通信。

网络通信：指业务点之间、业务点与数据中心之间和数据中心相互之间的通信，一般是远距离、标准化、大容量的通信。

上层：指图1的虚线方框内，由业务点、网络通信和数据中心构成的范围，不包括设备和接入通信。

本实施例关注图1中上层的问题，提出了一种能源互联网数据中心构建方法，以解决上层数据中心建设的问题，该方法不考虑设备层面和接入通信层面。

如图2所示，本实施例的能源互联网数据中心构建方法包括以下步骤：

s201、接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来。

本实施例可以通过通信接口接收信息接入装置传输的能源互联网信息，变电站是电力系统中的关键节点，在电力系统能量传输和业务处理的关键(详见《基于即插即用的智能变电站信息自动校核技术》)，也是电力系统能量流、信息流和业务流汇集的关键节点；此外，基于变电站采用多站融合模型建设数据中心是目前受到推崇的一种技术手段(详见《多站融合的商业模式与发展路径研究》)，可见电力系统是能源互联网的核心组成部分。因此，本实施例提出的能源互联网数据中心构建方法是基于变电站的，选择在变电站建设数据中心，为了便于后续处理，将变电站分为两类：

一类变电站：建设了能源互联网数据中心的变电站；

二类变电站：未建设能源互联网数据中心的变电站。

s202、对能源互联网中的业务点和变电站进行定义。

本实施例采用数学方式对能源互联网中的变电站和业务点进行定义，为下一步的数据中心构建提供基础，具体的实现方式为：

定义变电站和业务点集合：

n＝{n1,n2,...}，表示能源互联网中的一系列业务点；

p＝{p1,p2,...}，表示能源互联网中的一系列变电站。

本实施例在定义变电站和业务点的时候，需确保变电站和业务点集合是线性的。

s203、根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束。

s204、对原则约束进行线性化。

本实施例约束的原则包括以下五个原则：

第一原则：约束能源互联网数据中心只能建设在变电站中；从变电站中选择一个或数个建设数据中心，具体的数据中心数量没有硬性要求。

第二原则：约束所有业务点只与一个一类变电站有网络通信连接；业务点没有数据中心，因此需要与能源互联网数据中心进行网络通信连接来满足数据处理需求，但是为了减少网络通信成本，因此只与一个数据中心有网络通信连接。

第三原则：约束所有二类变电站只与一个一类变电站有网络通信连接；原因与第二原则中业务点的原因相同。

第四原则：约束当存在多个能源互联网数据中心时，一类变电站相互之间具有网络通信连接；为了减小由数据中心故障造成的损失，在具有一个以上能源互联网数据中心条件下，一类变电站相互之间应当有网络通信连接，这样在故障时可以实现负荷迁移，将故障的能源互联网数据中心的数据处理负荷转移到其他能源互联网数据中心。

第五原则：约束网络通信为大容量的有线通信；本实施例的网络通信都是点对点的通信，采用光纤、电力线载波等大容量有线通信技术。

1)上述第一原则至第四原则的其中一种实现方法如下：

第一原则：定义cd＝{cd1,cd2,...}表示能源互联网数据中心位置，cdi为0-1变量，cdi取1表示pi为一类变电站，cdi取0表示pi为二类变电站；通过定义cd变量，确保能源互联网数据中心建设在变电站中。

第二原则：定义矩阵a，表示业务点和能源互联网数据中心之间的连接关系，若pj是一类变电站，且pj和ni有网络通信连接，则a(ni,pj)值取1，其余情况矩阵a元素值取0。

第二原则的线性化表示如下式：

0≤a(ni,pj)≤cdj,ni∈n,pj∈p(1)

第三原则：定义矩阵b，表示二类变电站和能源互联网数据中心之间的连接关系，若pi是二类变电站，pj是一类变电站，且pi和pj有网络通信连接，则b(pi,pj)值取1，其余情况矩阵b元素值取0。

第三原则的线性化表示如下式：

第四原则：定义矩阵c，表示能源互联网数据中心相互之间的连接关系，若pi是一类变电站，pj也是一类变电站，则c(pi,pj)值取1。

第四原则的线性化表示如下式：

其中，cdi表示cd中的第i个元素，cdj表示cd中的第j个元素。

2)上述第一原则至第四原则的另一种实现方法如下：

第一原则：定义cd2＝{cd1,cd2,...,cdi,0,0,...,0}，若能源互联网中有a个变电站，则cd2的前a个元素根据变电站类型取1或0，变电站为一类变电站时取1，变电站为二类变电站时取0；如果能源互联网中有b个业务点，则cd2的后b个元素为全部取0。

第二原则和第三原则：定义矩阵d表示连接关系，矩阵d的示意图如图3所示，图3给出的是矩阵d的一种形式，将矩阵的行列互换可以起到同样的效果；以图3为例进行说明，矩阵的列表示变电站；矩阵的行表示变电站和业务点，其中表示变电站的元素排在表示业务点的元素之前，和cd2相对应，矩阵d具有i行和j列，矩阵d的取值情况如下：

若i行表示业务点，j列表示一类变电站，且i和j相连，则d(i,j)值取1。

若i行表示二类变电站，j列表示一类变电站，且i和j相连，则d(i,j)值取1。

其余情况下矩阵d元素值取0。

矩阵d实际上是将方法1)中的矩阵a和矩阵b组合成了一个矩阵，通过对矩阵d给出数学约束，可以实现第二原则和第三原则。

设有a个变电站，b个业务点，d是一个(a+b)行，a列的矩阵，则第二原则和第三原则的线性化表示如下式：

0≤d(i,j)≤cdj(7)

第四原则：定义矩阵e，表示能源互联网数据中心相互之间的连接关系，若pi是一类变电站，pj也是一类变电站，则e(pi,pj)值取1。

第四原则的线性化表示如下式：

其中，cdi表示cd2前a个元素中的第i个元素，cdj表示cd2前a个元素中的第j个元素。

上述两种实现方法的区别主要在两个方面：第一，方法1)采用cd实现第一原则，方法2)将cd扩展至cd2来实现第一原则；第二，方法1)通过矩阵a和矩阵b分别实现第二原则和第三原则，而方法2)通过矩阵d实现第二原则和第三原则；在实现第四原则的方式上，区别仅在于：方法1)中，cdi表示cd中的第i个元素，cdj表示cd中的第j个元素；方法2)中，cdi表示cd2前a个元素中的第i个元素，cdj表示cd2前a个元素中的第j个元素，因此方法1)和方法2)在实现第四原则的方式上实质相同。

s205、在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式。

具体地，设定业务处理的基本流程包括：

(1)设定业务点产生业务需求并且采集业务相关的数据；

(2)设定业务点将需要由能源互联网数据中心处理的业务数据通过网络通信上送至能源互联网数据中心；

(3)设定能源互联网数据中心之间根据特定的处理策略，单独或合作完成业务数据处理；

(4)设定能源互联网数据中心将处理结果和其他相关数据一并通过网络通信下送至业务点。

通过(1)至(4)的处理，即可设定完成一个业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式。

为了进一步优化能源互联网数据中心的构建，本实施例的方法还可包括：

s206、针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

基于上述步骤s201～s205的工作成果，针对特定优化目标，构建优化问题，并通过求解优化问题，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案，其示例如图4所示；其中，构建优化问题，并通过求解优化问题，具体为：在matlab中用yalmip构建优化问题，然后调用cplex求解器求解优化问题，由于是线性化优化问题，常用的算法有单纯形法和分支定界法。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于计算机可读存储介质中。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了上述实施例的方法操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

实施例2：

如图5所示，本实施例提供了一种能源互联网数据中心构建装置，该装置分别与电源装置、信息接入装置连接，其包括业务点分析模块501、站点定义模块502、原则约束模块503、线性化模块504和业务处理流程模块505，具体说明如下：

所述电源装置为整个能源互联网数据中心构建装置运行提供电力的电源设备，例如电池、充电器等，电源设备通过电源接口与能源互联网数据中心构建装置连接，电源接口为电源设备与能源互联网数据中心构建装置之间的电能交换提供接口。

所述信息接入装置可以包括信息传输模块和信息处理模块，通信接口指的是信息传输模块的接口，传感器采集到需要接入的信息后，信息被传入通信接口进行数据传输，传输的方式可以采用lora，4/5g等无线方式和光线、电力线载波等有线方式；信息处理模块主要指的是实现报文解析、滤波、放大、光电转换等基本数据处理功能的模块，将数据转化为能源互联网数据中心构建装置能够进一步处理的形式，一般集成在通信接收设备中；信息接入装置可以接入能源互联网信息，能源互联网信息主要包括能源互联网各业务点的类型，业务点类型包括变电站、综合能源站、微电网、汽车充电站等；基于能源互联网信息可以统计能源互联网中所有业务点的类型，从而使得业务点分析模块能够区分不同类型的业务点。

所述业务点分析模块501，用于接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来。

所述站点定义模块502，用于对能源互联网中的业务点和变电站进行定义。

所述原则约束模块503，用于根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束。

所述线性化模块504，用于对原则约束进行线性化。

所述业务处理流程模块505，用于在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式。

进一步地，所述装置还包括：

所述优化分析模块506，用于针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

本实施例中各个模块的具体实现可以参见上述实施例1，在此不再一一赘述；需要说明的是，本实施例提供的装置仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

实施例3：

本实施例提供了一种能源互联网数据中心构建设备，该选址设备为计算机，如图6所示，其包括通过系统总线601连接的处理器602、存储器、输入装置603、显示器604和网络接口605，该处理器用于提供计算和控制能力，该存储器包括非易失性存储介质606和内存储器607，该非易失性存储介质606存储有操作系统、计算机程序和数据库，该内存储器607为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境，处理器602执行存储器存储的计算机程序时，实现上述实施例1的能源互联网数据中心构建方法，如下：

接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来；

对能源互联网中的业务点和变电站进行定义；

根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束；

对原则约束进行线性化；

在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式；

针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

实施例4：

本实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例1的能源互联网数据中心构建方法，如下：

接收能源互联网信息，根据能源互联网信息，对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来；

对能源互联网中的业务点和变电站进行定义；

根据定义的业务点和变电站，对能源互联网数据中心进行原则约束；

对原则约束进行线性化；

在原则约束进行线性化后，设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式；

针对特定优化目标，对能源互联网数据中心构建的具体方案进行优化设计，得到能源互联网数据中心构建的最优设计方案。

本实施例中所述的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、u盘、移动硬盘等介质。

综上所述，本发明通过对能源互联网中所有的业务点进行分析，判定业务点类型，将变电站从业务点中分离出来，并对能源互联网中的业务点和变电站进行定义，从而对能源互联网数据中心进行原则约束以及对原则约束进行线性化，最后设定业务处理的基本流程，以确定能源互联网数据中心的运行方式，为能源互联网数据中心的建设提供了一个切实可行的方案，解决了能源互联网数据中心建设的难题；此外，本发明考虑了能源互联网特性，能够在满足能源互联网业务需求的同时提升能源互联网数据中心的经济性。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。