本文研究的主要问题是在深入分析数据中心负荷的基础上，基于跨地域数据中心的负载 均衡调度技术，以数据中心负荷为控制对象，研究分析通过优化数据网络运行状态以提高电 力系统运行效率的方式和方法，在考虑电力系统运行效率和数据服务满意度的情况下，提出 数据中心负荷在双层网络下的优化调度模型和算法，以验证将数据中心负荷纳入电力系统调 度方案的可行性。

1。2 跨地域数据中心的负载均衡调度技术及研究现状

1。3 本文研究内容与论文结构

本文在深入分析数据中心负荷的基础上，研究将数据中心负荷纳入电力系统调度的方式 和方法。以数据中心负荷为主要控制对象，研究分析双层网络下通过优化数据网络运行状态 以提高电力系统运行效率的方式和方法，在考虑电力系统运行效率和数据服务满意度的双层 网络的基础上，提出数据中心负荷的优化调度模型和算法。基于上述考虑，本文的主要工作 如下：

（1）建立合适的数据中心功率模型和延迟约束模型；

（2）建立多个数据中心负荷之间的负载均衡模型和功率关系约束模型；

（3）提出数据中心在电力系统网络和数据网络双层网络下的优化调度模型和算法；

（4）对优化调度结果进行误差分析和性能分析。 本文研究内容安排如下：

第 1 章概述了本文的研究背景和跨地域数据中心的负载均衡调度技术研究现状，并介绍

了本文的研究内容与论文结构。第 2 章介绍数据中心负荷的特点以及数据中心负荷在双层网

络下的优化调度总体设计方案。第 3 章提出数据中心负荷模型,包括:数据中心负荷的功率模

型和延迟约束模型，以及多个数据中心负荷之间的负载平衡模型和功率关系约束模型。第 4

章提出数据中心在双层网络下的优化调度模型和算法，并进行误差分析。第 5 章进行算例分 析。最后总结全文。附录 A 中总结了本文使用的主要符号。

2 数据中心负荷在双层网络下的优化调度总体设计

2。1 数据中心负荷特点

2。1。1 数据中心负荷能耗分析

数据中心是一个聚集了大量服务器、存储设备、网络设备等 IT 设备的场所,从物理层次 看，数据中心主要由 IT 设备、配电系统和空调系统 3 部分构成。IT 设备主要包括服务器、存 储设备和网络设备。数据中心的能耗是指数据中心所有的耗电设备所消耗的电能总和。在目 前数据中心能效水平状况下，我国数据中心能耗的构成大致如图 2。1 所示。IT 设备占数据中 心总能耗的 50%左右，其中服务器能耗占 40%左右，存储设备和网络通信设备能耗各占 5%左 右；空调系统能耗占 40%左右；配电系统能耗约占数据中心总能耗的 10%左右[1]。

此外，近年来，各种节能技术已被应用于数据中心。根据数据中心的能耗构成，当前数 据中心的节能技术主要针对 IT 设备[2-6]和空调系统[7]。服务器节能策略，如把数据中心面临的 负载集中到部分服务器上去处理,而把剩余的服务器关闭来减少数据中心的能耗的策略， DVFS（动态电压和频率调节）控制方法等。网络设备节能策略，如将负载流量聚合到一部分 的链路或设备中，使空闲的链路或者设备关闭或休眠从而节省网络能耗的策略，速率缩放技 术，自适应链接速率技术等。空调节能策略[7]，如地板下送风冷通道封闭节能技术，智能新 风焓差节能技术，智能换热节能技术，冷却塔供冷节能技术等。文献综述