具有现场发电能力的下一代数据中心中的动态供应

对清洁和经济能源的迫切需求正在将主要作为能源消费者的数据中心转变为能源生产者。我们专注于最小化下一代数据中心的运营成本，这些数据中心可以联合优化现场发电机和电网的能源供应，以及服务器以及电源调节和冷却系统的能源需求。我们制定了成本最小化问题，并提出了一个离线最优算法。对于仅使用电网的“并网”数据中心，我们设计了一个确定性在线算法，实现了最佳可能的竞争比 $2-\alpha_{s}$，其中 $\alpha_{s}$ 是归一化的前瞻窗口大小。对于除了电网之外还有现场发电的“混合”数据中心，我们开发了一个在线算法，其竞争比至多为 \textmd{\normalsize {\small $\frac{P_{\max} (2-\alpha_{s})}{c_{o}+c_{m}/L} [1+2\frac{P_{\max}-c_{o}}{P_{\max}(1+\alpha_{g})}]$}}，其中 $\alpha_{s}$ 和 $\alpha_{g}$ 是归一化的前瞻窗口大小，$P_{\max}$ 是最大电网电价，$L$、$c_{o}$ 和 $c_{m}$ 是现场发电机的参数。使用来自Akamai的大量工作负载轨迹以及相应的电网电价，我们在现实环境中模拟了我们的离线和在线算法。我们的离线（分别地，在线）算法为混合数据中心实现了25.8%（分别地，20.7%）的成本降低，为并网数据中心实现了12.3%（分别地，7.3%）的成本降低。这些成本降低相当显著，有力地支持了数据中心中能源供应和能源需求的联合优化。混合数据中心比并网数据中心额外提供了约13%的成本降低，这代表了现场发电相对于单独使用电网所提供的额外成本优势。