共享架构下数据中心集群集中式备电储能优化配置方法

厉炳乐; 叶承晋; 丁一; 范俊秋; 唐学用

doi:10.7500/AEPS20250910003

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共享架构下数据中心集群集中式备电储能优化配置方法

算力-电力协同 | 更新时间：2026-10-10

- 共享架构下数据中心集群集中式备电储能优化配置方法
- Optimal Allocation Method for Centralized Backup Energy Storage of Data Center Clusters Under Shared Framework
- 电力系统自动化 2026年50卷第19期页码：124-135
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.贵州电网有限责任公司，贵州省贵阳市 550002
- 作者简介：
  
  厉炳乐(2003—)，男，博士研究生，主要研究方向：数据中心供配电系统规划设计与运行。E-mail：libingle@zju.edu.cn
  叶承晋(1987—)，男，通信作者，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向：主动配电系统规划与运行控制、新型电力负荷管理与广义需求响应。E-mail：yechenjing@zju.edu.cn
  丁一(1978—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：智能电网设计与优化运行、可再生能源规划与运行、复杂工程系统风险分析、需求侧管理和电力市场。E-mail： yiding@zju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(52477131);浙江省自然科学基金杰出青年基金资助项目(LR25E070001);贵州省科技支撑项目（黔科合支撑［2025］一般021）
- DOI：10.7500/AEPS20250910003
  中图分类号：
- 收稿：2025-09-10，
  
  修回：2026-04-03，
  
  网络首发：2026-06-24，
  
  纸质出版：2026-10-10
- 稿件说明：
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厉炳乐,叶承晋,丁一等.共享架构下数据中心集群集中式备电储能优化配置方法[J].电力系统自动化,2026,50(19):124-135.

LI Bingle,YE Chengjin,DING Yi,et al.Optimal Allocation Method for Centralized Backup Energy Storage of Data Center Clusters Under Shared Framework[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(19):124-135.
厉炳乐,叶承晋,丁一等.共享架构下数据中心集群集中式备电储能优化配置方法[J].电力系统自动化,2026,50(19):124-135. DOI： 10.7500/AEPS20250910003.

LI Bingle,YE Chengjin,DING Yi,et al.Optimal Allocation Method for Centralized Backup Energy Storage of Data Center Clusters Under Shared Framework[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(19):124-135. DOI： 10.7500/AEPS20250910003.

摘要

人工智能和数字经济驱动算力需求快速增长，数据中心配置的不间断电源系统的备电储能容量也逐步增大，但其利用率却随着电网供电可靠性的提升呈下降趋势，对邻近的多个数据中心构成的集群进行集中备电的模式为解决这一矛盾提供了新的思路。然而，共享集中式备电储能容量配置问题涉及数据中心供电可靠性与储能经济性之间的权衡，缺乏先验知识。因此，提出了一种共享架构下数据中心集群的集中式备电储能优化配置方法。具体地，考虑数据中心配电系统多类型元件复合故障发生与修复的概率和时间统计特点以及源荷强不确定性波动，提出了一种基于序贯蒙特卡洛的可靠性评估框架，并设计了在供电优先级缺失以及网架存在环路情况下的数据中心集群本地故障管理策略，基于此实现了数据中心集群供电可靠性定量评估。进一步，以数据中心满足最低供电可靠性要求为约束，构建了面向成本最低的共享集中式备电储能配置模型，以实现储电容量与充放电功率定量优化。算例结果表明，配置共享集中式备电储能后，数据中心集群供电可靠性获得了提升，在相同的可靠性需求下，集中共享场景下储能总配置成本下降了75.1%，较各数据中心独立配置备电储能的模式经济性更强、储能利用率更高。

Abstract

Driven by the rapid growth in computing power demand due to artificial intelligence and digital economy

the backup energy storage capacity of uninterruptible power supply systems allocated in data centers is gradually increasing. However

its utilization rate shows a declining trend with the improvement in power grid supply reliability. The centralized backup mode for clusters formed by multiple adjacent data centers provides a new idea to address this contradiction. Nevertheless

the capacity allocation problem of shared centralized backup energy storage involves a trade-off between the power supply reliability of data centers and the economic efficiency of energy storage

lacking prior knowledge. Therefore

this paper proposes an optimal allocation method for centralized backup energy storage of data center clusters under a shared framework. Specifically

considering the probability and time statistical characteristics of the occurrence and repair of multi-type component composite faults in the power distribution system of data center as well as the strong uncertainty fluctuations of source and load

a reliability assessment framework based on sequential Monte Carlo is proposed. Furthermore

a local fault management strategy for data center clusters is designed to address the absence of power supply priority and the presence of loops in the grid structure. Based on this

a quantitative assessment of the power supply reliability of the data center cluster is achieved. Further

with the constraint that the data centers meet the minimum power supply reliability demand

a cost-minimization-oriented shared centralized backup energy storage allocation model is constructed to achieve quantitative optimization of energy storage capacity and charging/discharging power. The case study results indicate that after allocating shared centralized backup energy storage

the power supply reliability of the data center cluster is improved. Under the same reliability demand

the total allocation cost of energy storage in the centralized sharing scenario decreases by 75.1%

showing stronger economic efficiency and higher energy storage utilization compared with the mode where each data center independently allocating its backup energy storage.

关键词

Keywords

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