【EI复现】考虑灵活性的数据中心微网两阶段鲁棒规划方法附Matlab代码

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🔥 内容介绍

数据中心作为高能耗基础设施，其电力供应的可靠性与经济性直接影响运营效率。随着可再生能源（如光伏、风电）在微网中的渗透率提升，出力波动与负荷刚性需求（数据中心需 7×24 小时不间断供电）的矛盾日益突出，灵活性资源（如储能、柴油发电机、需求响应）的优化配置成为规划核心。两阶段鲁棒规划方法通过 “投资决策 - 运行优化” 的分层架构，可在应对不确定性的同时，平衡投资成本与运行经济性。本文针对数据中心微网的特性，构建考虑灵活性的两阶段鲁棒规划模型，通过列与约束生成算法（C&CG）求解，为高可靠性要求的微网规划提供可复现的研究框架。

一、数据中心微网的系统特性与灵活性需求

数据中心微网与传统微网的核心差异在于负荷的高刚性与能源的高消耗，其规划需同时满足 “供电不中断” 与 “经济性最优”，灵活性资源的配置是平衡这一矛盾的关键。

（一）系统构成与特性

1. 负荷特性：

• 核心负荷：服务器、制冷系统等，具有刚性（允许中断时间 < 5 分钟），功率密度高（100-500W/m²），日负荷波动小（<10%）；

• 可调节负荷：部分非核心业务（如数据备份）可延迟或降额运行，构成需求响应资源，调节潜力约为总负荷的 15%-20%。

1. 分布式能源：

• 光伏（PV）：装机容量受屋顶面积限制，出力受天气影响（日间波动 ±30%）；

• 风电（WT）：小型分布式风电，出力随机性强（小时级波动 ±25%）；

• 柴油发电机（DG）：作为备用电源，启动时间 < 10 分钟，发电成本高（约 2 元 /kWh）。

1. 灵活性资源：

• 储能系统（ESS）：锂电池为主，充放电效率 85%-90%，循环寿命 3000-5000 次，提供功率型与能量型支撑；

• 需求响应（DR）：通过电价激励或合同约束，实现负荷平移（如将 10:00-12:00 的 5% 负荷转移至 23:00 - 次日 1:00）；

• 电网交互：与大电网进行功率交换，购电价格峰谷差异显著（峰时 1.2 元 /kWh，谷时 0.3 元 /kWh），但存在断电风险（概率约 0.1 次 / 年）。

（二）灵活性量化与规划目标

1. 灵活性指标：

• 功率灵活性：系统在 10 分钟内的最大调节能力（ΔP_max），需≥预测误差的 120%（如风电预测误差 20%，则 ΔP_max≥24% 装机容量）；

• 能量灵活性：储能与可调节负荷的总调节电量（E_flex），需≥2 小时最大预测误差电量；

• 响应速度：灵活性资源的响应延迟（t_response），ESS<1 分钟，DG<10 分钟，DR<30 分钟。

⛳️ 运行结果

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