Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسین منشئی (استاد راهنما) محمدرضا حیدرپور (استاد مشاور) مازیار گودرزی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Monireh Mohebbi Moghaddam
منیره محبی مقدم

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Study on the Cloud Federation Participation in the Incentive-Based Method and Dynamic Pricing of the Smart Grid
The significantly high energy consumption of data centers constitutes a major load on the smart power grid. Data center demand response is a promising solution to incentivize the cloud providers to adapt their consumption to the power grid conditions. These policies not only mitigate the operational stability issues of the smart grid but also potentially decrease the electricity bills of cloud providers. Cloud providers can improve their contribution and reduce their energy cost through cooperation in the form of cloud federations.To this end, in this thesis we formulate and analysis the interaction between independent cloud providers and the smart grid in the context of the demand response programs. In this regard, first we model the interaction between the independent cloud providers and their corresponding smart grid utilities in an incentive-based demand response program. Leveraging the coalitional game theory, we present a distributed algorithm for federation formation among the cloud providers and analysis the effect of the federations on the clouds’ profits and on the smart grid performance through simulations. Simulation results show the effectiveness of cloud cooperation regarding their profit improvement compared to the non-cooperative case. However, the cloud cooperation does not improve the performance of all grid utilities. In the next step, we study this cooperation in the context of a dynamic electricity pricing scheme. To this end, and considering the mutual influences of the electricity prices and the federations formed, we have formulated the dynamic pricing process of the grid along with the cooperative workload management of providers, and modeled it as a two-stage Stackelberg game interleaved with a coalitional game, named interactive cooperative game (ICG). Simulation results showed that ICG improves the profit of the smart grid as well as the cloud providers compared to the non-cooperative case. Through simulations we showed that the processing overhead of proposed approaches is not significant. Keywords Cloud federation, data center, smart grid, demand response, energy management.
با افزایشروزافزون استفاده از خدماترایانشابری، ارائه دهندگان سرویسابری ترغیبمی شوند تا مراکز داده بزرگتر و به تعداد بیشتر ایجاد نمایند. در سال های اخیر، میزان انرژی مصرفی این مراکز به طور چشمگیری افزایشیافته استکه تاثیراتقابل توجهی برکارایی شبکه برق دارد. پاسخ تقاضای مراکز داده یکی از را هحل های موثر و مناسب به منظور تشویق اپراتورهای ابری برای تطبیق میزان مصرفشان با شرایط شبکه برق است. مشارکت موثر مراکز داده در این برنامه ها نه تنها می تواند بر کارایی شبکه برق تاثیر بگذارد، بلکه به جهت افزایشسود ناشی از کاهشهزینه های صورتحساببرق مصرفی برای سرویس دهندگان ابری نیز مفید خواهد بود. مراکز داده برخلافسایر مشترکان، نه تنها امکان شیفتزمانی بارهای کاری خود را دارند، بلکه می توانند با مهاجرت مکانی بارهای کاری، از مزایای فراهم شده توسط برنامه های پاسخ تقاضای وابسته به مکان بهره گیرند. اگرچه تمامی اپراتورها از مراکز داده توزیع شده برخوردار نیستند، اما همکاری بین اپراتورها در قالب اتحادیه های ابری می تواند این امر را تسهیل نماید. از این رو لازم است نحوه همکاری اپراتورهای ابری دراتحادیه های ابری در بستر برنامه های پاسخ تقاضای شبکه هوشمند برق مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور در این رساله، به تحلیل و مدلسازی تاثیر همکاری بین اپراتورهای ابری بر هزینه آن ها، و همچنین بر شبکه هوشمند برق پرداخته شده است. در این راستا، ابتدا به مدلسازی تعامل مراکز داده توزیع شده متعلق به اپراتورهای ابری مستقل با شبکه های برق در یکبرنامه پاسخ تقاضای تشویقی پرداخته شده است. مراکز داده با مشارکت همکارانه در برنامه پاسخ تقاضا، و با بهره گیری از تنوع مکانی قیمتبرق از طریق مهاجرتمکانی بارهای کاری سعی می کنند تا سود خود را بیشینه نمایند. با بکارگیری نظریه بازی ائتلافی، یکالگوریتم توزیع شده برایشکل گیریاتحادیه ها بین اپراتورها ارائه شده است، و از طریق شبیه سازیتاثیر این همکاریبر کارایی شبکه برق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی حاکی از افزایشمیانگین سود اپراتورهای ابری در مدل ارائه شده نسبتبه روشغیرهمکارانه است. ضمناً نتایج نشان می دهند که مدل پیشنهادی در برخی سناریوها سبب بهبود کارایی شبکه برق شده است، و در برخی دیگر سبب افت کارایی شده است. در گام بعدی، به بررسی این همکاری در برنامه قیمت گذاری پویای برق پرداخته شده است. برای این منظور، و با توجه به تاثیر متقابل قیمتبرق و اتحادیه های شکل گرفته بر یکدیگر، فرایند قیمت گذاری پویای برق توأم با مدیریتهمکارانه بارهای کاری اپراتورها در اتحادیه های ابری بصورت یکبازی ترتیبی از نوع استکلبرگ،آمیخته با یکبازی همکارانه مدلسازی شده است. نتایج شبیه سازی ها بیانگر افزایشسود اپراتورهای ابری و شبکه برق در مدل همکارانه ارائه شده نسبت به حالت غیرهمکارانه است. ضمناً در شبیه سازی ها نشان داده شد که سرباری پردازشی این روش ها قابل چشم پوشی است. کلمات کلیدی: اتحادیه ابری، مرکز داده، شبکه هوشمند برق، پاسخ تقاضا، مدیریتانرژی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی