燃料单体电力管理

背景技术

供应商经常使用数据中心设施来向用户递送互联网服务。诸如服务器场的数据中心通常包含数千个服务器处理设备。在数据中心内，处理设备排列在机架中，并且每个机架可包含数十个服务器。假设单个机架所需的电力可能在50kW左右，并且数据中心中可能有数百个机架，那么数据中心的电力需求近似兆瓦并不罕见。

发明内容

本说明书描述了与电力消耗的优化有关的技术，以当使用燃料单体(fuel cell)电力系统为载荷(例如，工业载荷、数据中心、服务器机架等)供电时通过修改由燃料单体供电的载荷来最小化电力汲取的波动。

一般而言，本说明书中描述的主题的创新方面可以体现在一种系统中，该系统包括：电源；信息技术(IT)堆栈，所述信息技术(IT)堆栈电耦合至电源，其中IT堆栈包括多个计算设备；以及电力控制器，所述电力控制器通信地耦合至电源和多个计算设备。电力控制器被配置成执行操作，所述操作包括：监视多个计算设备的电力消耗的变化，针对多个计算设备基于所监视的电力消耗来确定多个计算设备的描述电力消耗的历史统计的电力消耗简档，通过基于电力消耗的改变和电力消耗简档来调整消耗来自电源的电力的设备的性能或调整所述IT堆栈中哪些设备正在消耗来自电源的电力，减少IT堆栈消耗的电力的变化，包括：响应于多个计算设备的电力消耗将朝着峰值消耗提高的确定而降低多个计算设备的性能，以及响应于多个计算设备的电力消耗将朝着谷值消耗降低的确定而提高多个计算设备的性能。

这些方面的其他实施例包括对应的装置、方法、系统和编码在计算机存储设备上的被配置成执行方法的动作的计算机程序。

这些方面和其他方面可每一个可选地包括以下特征中的一个或更多个。在一些方面，调整IT堆栈中哪些设备正在消耗来自电源的电力包括：当多个计算设备的电力消耗降低时，提高IT堆栈中正在消耗来自电源的电力的设备的数量，以及当多个计算设备的电力消耗提高时，降低IT堆栈中正在消耗来自电源的电力的计算设备的数量。

在一些方面，电力控制器还被配置成执行操作，所述操作包括基于电力消耗简档来预测多个计算设备的电力消耗的即将发生的改变，其中即将发生的改变被预测将开始的时间之前，调整消耗电力的设备的性能。

在一些方面，电力控制器还被配置成执行操作，所述操作包括响应于多个计算设备的目前的消耗水平高于第一阈值的确定而降低多个计算设备的性能，以及响应于多个计算设备的目前的消耗水平低于第二阈值的确定而提高多个计算设备的性能。

在一些方面，电源是燃料单体。

在一些方面，电力消耗简档包括IT堆栈的总电力消耗水平以及每个相应计算设备的相应单独电力消耗水平。

在一些方面，提高多个计算设备的性能包括向IT堆栈中的多个计算设备中的至少一些添加额外的工作载荷。在一些方面，提高多个计算设备的性能包括提高IT堆栈中多个计算设备中的至少一些的时钟速度。

在一些方面，该系统还包括辅助冷却系统，其中该电力控制器还被配置成执行操作，所述操作包括当多个计算设备的电力消耗降低时提高该辅助冷却系统的操作水平，以及当多个计算设备的电力消耗提高时降低辅助冷却系统的操作水平。

在一些方面，电力控制器还被配置成执行操作，所述操作包括：监视电源的燃料源的特性；基于所监视的燃料源的特性来生成燃料源的历史供应简档；确定在给定时间正在发生或将要发生燃料源或备用电力馈送的源异常；以及基于源异常来调整IT堆栈的电力消耗。在一些方面，确定在给定时间正在发生或将要发生燃料源的源异常包括确定燃料源的水平低于电源阈值。在一些方面，电源是燃料单体，并且监视燃料源的特性包括监视正提供给燃料单体的天然气的水平。

可实现本说明书中描述的主题的特定实施例，以便实现以下优点中的一个或更多个。燃料单体作为数据中心的电源具有几个优点。首先，燃料单体具有高能量效率。另外，作为分布式发电机，燃料单体可以靠近电力消费者放置，并且因此避免了长距离电力传输中的能量损失。其次，燃料单体引起较少的环境问题。例如，燃料单体可以减少传统发电厂的二氧化碳排放量。再者，燃料单体具有高能量源的连续可靠性。这是因为燃料递送基础结构通常是掩埋式的，并且因此在恶劣天气下也很坚固。基于这些优点，燃料单体有望成为未来的数据中心电源，但是典型的燃料单体系统由于电力异常的固有时滞而需要昂贵的能量存储(电池)或复杂的电网连接架构。本说明书中描述的主题优化了电力消耗，以减少所需的从燃料单体的电力汲取的波动，从而允许燃料单体系统操作而无需使用昂贵的能量存储或复杂的电网连接架构。

燃料单体还具有优于交流电网的潜在独特优点，因为它们产生直流电(DC)。数据中心中的IT堆栈最终也使用DC。这有可能通过减少转换步骤(举例来说，IT有效载荷的AC到DC或电源的DC到AC)来提高系统效率。它还可以通过移除逆变器来减少为系统进行支付所需的资金量。因为来自电网的备用电力馈送将需要整流器，所以必须对此进行分析。

另外，可减少来自电力公共设施的备用电力馈送。在传统的数据中心架构中，电力馈送和备用电源(可能是由柴油发电机提供支持的电池)两者被定大小以占预计IT载荷加上辅助冷却系统以及一些冗余的100％。传统的数据中心架构会导致数据中心的额外资金费用、潜在的效率损失以及系统效率低下。在装入了具有一定程度冗余的燃料单体电源(N+1(x)个系统)的情况下，只需将备用公共设施设计成适应系统中的+x冗余，以考虑燃料单体电源的维护或故障。另外，使用以下描述的系统，在电源中的冗余单元中的一个或更多个发生故障的情况下，电力控制器调整数据中心中的IT载荷的能力为数据中心提供了额外的可用性水平。例如，如果IT载荷高于燃料单体电源和备用电力馈送总可用电力的电源中发生维护和故障，则电力控制器可将IT载荷降低到低于可用量，以确保关键操作的连续性。

本说明书中描述的主题的一个或更多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。根据描述、附图和权利要求书，本主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是示例数据中心设施的框图图解说明。

图2是使用燃料单体系统的控制电力分配的框图图解说明。

图3是描述用于控制使用燃料单体系统的数据中心设施内的电力消耗的过程的流程图。

图4是描述用于监视和调整使用燃料单体系统的数据中心设施内计算设备的消耗水平的过程的流程图。

图5是描述用于监视和调整使用燃料单体系统的数据中心设施内计算设备的消耗水平的过程的流程图。

图6是描述用于监视数据中心设施内电源的燃料源的过程的流程图。

在各种附图中相同的附图标记和名称指示相同的要素。

具体实施方式

数据中心设施根据利用特定数据中心的企业的停机成本、数据中心的拥有成本以及其他因素在关键水平内变化。通常而言，数据中心设施包括冗余电力系统，以在电力异常(例如，公共设施供应商停电、不稳定的公共设施电力等)的情况下向服务器提供电力。数据中心设施利用电池和柴油发电机在电力异常期间提供备用电力。电池被定大小为尽可能小，以覆盖短的持续时间，并最小化电池的成本和大小。柴油发电机被设计成为较长持续时间的电力异常提供电力。对于在电力异常期间哪个源提供电力的确定取决于电力异常的持续时间。

数据中心能耗的提高不仅提高了总拥有成本，而且还导致了更严重的环境问题。为了提高数据中心的能量效率并减少其温室气体排放，可以使用燃料单体技术为数据中心设施供电。燃料单体是通过电化学过程将燃料(例如，氢气和天然气)转换成电的发电机。燃料单体系统作为具有高能量效率的数据中心设施的电源具有几大优点，因为它们可以靠近电力消费者放置，并且因此避免了长距离电力传输中的能量损失。另外，因为燃料递送基础结构通常是掩埋式的并且因此对于恶劣天气是坚固的，所以燃料单体系统引起较少的环境问题，并且具有高能量源可靠性。然而，因为燃料单体系统取决于天然气燃料的流动，所以燃料单体对电力异常、电力波动和较大的IT载荷改变的响应会造成可靠性问题，这对于系统响应于电力汲取(power draw)的改变存在固有的时滞。此外，燃料单体对数据中心中常见的快速电力改变响应较差，并且这种快速改变会造成电池的可靠性问题。因此，燃料单体系统需要昂贵的能量存储(电池)或复杂的电网连接架构，以允许络(grid)提供调峰或从燃料单体汲取附加的电力。

本文档描述了一种系统，所述系统优化电力消耗，以当使用为载荷(例如，工业载荷、数据中心、服务器机架等)供电的燃料单体电力系统时减少电力汲取的波动。在一些情形下，可以通过随时间推移修改由燃料单体供电的载荷来优化电力消耗，以便减少随时间推移由燃料单体输出的电力的波动。

燃料单体是传统发电数据中心和分配选项的有前途的替代方案。然而，因为燃料单体取决于天然气燃料的流动和电化学过程，所以燃料单体对作为IT硬件的特性的瞬变电力事件的响应通常要比在IT系统的场境中所需的响应慢，以至于系统随着电力汲取的改变进行相应存在固有的时滞。因此，在IT系统的场境内使用燃料单体需要使所需的从燃料单体的电力汲取变平(flatten)的解决方案，以使得燃料单体的慢响应时间不会对IT系统的可靠性产生负面影响。

实现以上讨论的燃料单体瞬变问题的解决方案的系统可以包括：电源(燃料单体)；具有多个计算设备的信息技术(IT)堆栈(数据中心)；以及电力控制器，所述电力控制器可通过以减少燃料单体提供的电力变化的方式来调整由燃料单体供电的载荷。在一些情形下，电力控制器可以通过调整IT堆栈中包括的计算设备的性能来调整由燃料单体供电的载荷。例如，电力控制器可以监视由计算设备汲取的电力以创建表示随时间推移的电力消耗的电力消耗简档。电力控制器可以继续监视计算设备汲取的电力，并基于当前电力汲取状况和电力消耗简档而调整IT堆栈的性能，以减少计算设备所汲取的电力的变化。

例如，当计算设备所消耗的电力开始下落和/或电力消耗简档指示计算设备所消耗的电力将继续下落时，电力控制器可以提高计算设备的性能(例如，通过提高计算设备的时钟速度)，这将致使计算设备消耗更多的电力，由此减少电力消耗将下落的量。类似地，当计算设备所汲取的电力提高开始上升和/或电力消耗简档指示计算设备所消耗的电力将继续提高时，控制器可以减少计算设备的性能(例如，通过降低计算设备的时钟速度)，以降低计算设备所消耗的电力将提高的量。以这种方式，电力控制器可以减少从燃料单体汲取的电力的变化，这样减少与在IT堆栈环境中将燃料单体用作主要电源相关联的问题。

在一些情形下，电力控制器还可能会在确定如何调整IT堆栈的性能时考虑供应侧燃料单体的特性。例如，当确定如何调整计算设备的性能时，电力控制器可以考虑天然气压力的改变。调整IT堆栈的性能可以包括通过提高或降低单独服务器上的时钟速度来进行时钟速度管理(例如，调度更多或更少的工作载荷，调低时钟的，发起高电力涡轮模式等)。另外，并非所有工作载荷调整都可以视为同等重要。例如，可以放弃低优先级的作业，或者也可以接受更多低优先级的作业来使电力汲取变平。类似地，可以放弃特定优先级的作业，或者可以接受更多特定优先级的作业以用于公共云服务，其中可以调整价格以控制电力汲取。

电力控制器还可以随时间推移修改由燃料单体供电的设备的数量，以维持从燃料单体消耗更加一致的电力水平。例如，当由计算设备消耗的电力正下落和/或预期将下落时，电力控制器可以为诸如，辅助系统(例如，冷却装置、地板冷却、IT硬件冷却等)的更多设备供电，由此减少从燃料单体消耗的电力将下落的量。类似地，当计算设备所消耗的电力正在提高和/或预期将提高时，电力控制器可以减少被供电的设备的数量以减少从燃料单体汲取的电力将提高的量。除了改变由燃料单体供电的设备的数量之外，电力控制器还可以调整由燃料单体供电的辅助设备的设置，以便减少从燃料单体汲取的电力的变化。例如，电力控制器可以调节服务器风扇、地板冷却、泵速、制冷机和冷却塔。

下面更详细地描述了这些特征和额外特征。

图1是示例数据中心设施100的框图图解说明。数据中心设施100可以占据建筑物内的一个或更多个房间或基本上整个建筑物。数据中心设施100足够大，以便安装众多(例如，数十个、数百个或数千个)交流电设备，诸如计算机装备的服务器机架120、辅助冷却系统130和其他设备。后者的示例包括马达、额外制冷机、AC照明等。

所安装的计算机的服务器机架120排列成行并且由过道隔开。每个服务器机架120包括多个处理设备。一般而言，每个处理设备都包括主板，所述主板上安装了多种与计算机相关的部件。数据中心设施100包括其他计算机和路由设备(未示出)，以将设施连接到诸如互联网的网络。

每个机架120包括AC到DC转换器(未示出)，该AC到DC转换器将AC电力转换成DC电力以供服务器机架120使用。每个机架120还可以经由DC(产自于燃料单体电源)到DC供电。因为每个服务器机架120可容纳例如至多100个处理设备，所以每个服务器机架120可能会单独地消耗50kW左右的电力(或某一其他电力量)，但是所消耗的电力量会随时间推移而变化。

数据中心设施100还可以包括利用从AC馈送105接收到的AC电力的辅助冷却系统130。辅助冷却系统130包括集成到数据中心设施100中的各种AC载荷。数据中心设施100还可包括利用从AC馈送105接收到的AC电力的额外载荷(未示出)。额外载荷可包括集成到数据中心设施100中的各种AC载荷。例如，额外载荷可包括照明、安全系统、其他计算机和路由设备(未示出)、马达、制冷机和其他载荷，它们是设施基础结构的一部分。

出于说明的目的，描述了数据中心设施100的示例电力拓扑，并且可以使用其他适当的电力分配拓扑。在一些实施方式中，数据中心设施100包括电源102、逆变器104、开关106、每一个位于相应的服务器机架120中的电池设备122、辅助冷却系统130和电力控制器110。另外或替代地，数据中心设施100可以包括AC备用电力馈送154，该AC备用电力馈送154从公共设施供应商150提供电力来为服务器机架120供电。应当注意，在一些情形下，备用电力馈送154可以实现为主要电源。

数据中心设施100由诸如电源102的电源供电。电源102可以包括能够为满足长期需要向数据中心供应电力的任何类型的能量存储设备。在一些实施方式中，电源102是燃料单体系统。应当注意，在一些情形下，燃料单体系统可以用作备用电源。电源102可位于数据中心设施100原地或附近。替代地，电源102可能不在原地并且通过类似于备用电力馈送154的电力馈送103提供电力。AC备用电力馈送154从公共设施供应商150提供电力来为服务器机架120供电。虽然示出了一个三相馈送，但是以下描述的特征也可以应用于使用两个或更多个多相馈送向设施提供电力的情形。在来自电源102的电力异常的情况下，使公共设施供应商150作为备用，为设施提供备用电源。电力异常是干线(mains)电力从标称供应电压和频率中的一个或多个的偏离。例如，电力异常可以包括电源102的电力中断，电力线上的超过阈值的电压骤降，从电源102递送到数据中心设施100的电力量减少，以及任何其他这类电力干扰。

在一些实施方式中，数据中心设施100还可以包括额外的电源(未示出)，诸如电池设备，以用于在电力异常的情况下的短期电力需求。在一些实施方式中，电池设备可以是具有至少一个兆瓦时的容量的锂离子电池系统。其他类型的电池也可以用作额外电源。电池本身也是DC电源，这也可以提供与使用燃料单体不同的优点。

逆变器104将由电源提供的DC电力转换成AC电力，以向数据中心设施100提供必要的电力。在一些实施方式中，诸如辅助冷却系统130的其他载荷也由第二电池设备供电。

电力控制器110通过监视器线路输入108监视电力性能。在一些实施方式中，如果电源102发生故障或变得不可靠，则电力控制器110可以利用带有控制线116的开关106来使数据中心设施100与电源102隔离。特别地，可以分别切断来自电源102和逆变器206的电力馈送103、105，并且可以通过备用电力馈送154从公共设施供应商150提供电力。电力控制器110可经由控制线112与电源102通信。电力控制器110可经由控制线118与公共设施供应商通信。电力控制器110可经由控制线114与辅助冷却系统130通信并控制其性能。电力控制器110还可以与服务器120和其他载荷设备通信并控制它们的性能。参考图2更详细地描述这些特征，所述图2是用于燃料单体系统、一个或更多个服务器处理设备以及在数据中心中执行服务的其他可用载荷设备的电力控制器110的框图。

根据以下描述的示例，电源102是燃料单体系统。然而，也可以使用其他电源和拓扑。现在参考图2至图5描述用于由电力控制器110控制使用燃料单体系统作为电源的数据中心设施100内的电力分配的过程和示例。

图2是使用燃料单体系统210的由电力控制器110控制电力分配的示例环境200的框图图解说明。根据各种实施方式，电力控制器110可以与几个设备(例如，电源和载荷)、数据库和/或服务器通信。特别地，图2图解说明了操作性地连接到燃料单体系统210、服务器120、其他可用载荷设备230和历史数据库220的电力控制器110的通信。在一些方面，示例环境200反映了示例数据中心设施，诸如图1的数据中心设施100。如图2中所示，其他可用载荷设备230可以包括额外服务器232、辅助冷却系统130和其他载荷设备234。然而，在其他环境中也可以使用其他电源、载荷和拓扑。

如图2中所图解说明的，示出了电力控制器110操作性地连接到历史数据库220以存储历史数据。历史数据可以包括每个设备的至少一个电力消耗简档。电力消耗简档可以包括存储到计算机可读介质的信息，该信息反映每个相应设备的电力消耗。在该示例中，电力消耗简档被存储到数据库220，但是在其他情形下，电力消耗简档可以被存储为任何合适的数据结构，包括但不限于文本文件、表格等。

给定的电力消耗简档可以包括诸如标识(例如，名称、位置和/或其他标识信息)的信息，该信息识别与电力消耗简档有关的给定设备。给定的电力消耗简档也可以包括历史电力消耗信息。例如，历史电力消耗信息可以包括所有电源和载荷的历史、为相应设备分配的用于服务需求的所有资源的标识、反映分配用于服务所需的需求的所有资源所消耗的累积(总)电力量的信息、反映单独设备所消耗的电力量的信息和/或反映相应电源的用于服务先前需求的设备的电力消耗的任何其他历史数据。历史信息可以反映相应设备的电力消耗的完整历史和/或历史信息可以反映相应设备的电力消耗的移动窗(例如，在前六个月时段内)。

根据一些实施方式，历史数据库220可以在部件水平(诸如在服务器水平)存储电力消耗简档。根据一些实施方式，历史数据库220可以在部件和子部件水平上存储电力消耗简档。例如，诸如服务器120的服务器可以包括多个计算设备和处理器。电力控制器110可以被配置成控制每个服务器内的服务器水平和子部件水平的性能。

在一些实施方式中，电力控制器110可以优化示例环境200内的电力消耗，以便减少电力消耗随时间的变化。例如，如电力消耗对比时间的曲线图240和250所图解说明的，可以将曲线图240所描绘的电力变化减少为如由曲线图250中的虚线曲线所示。特别地，曲线图240描绘了在电力控制器110被实现之前的示例数据中心设施随时间推移的电力消耗，具有电力消耗峰值242、246和电力消耗谷值244。电力消耗峰值与谷值之间的转变在本文中也被称为瞬变电力事件，所述瞬变电力事件是电力消耗的变化。如上面所讨论的，因为燃料单体取决于天然气燃料的流动，所以当将燃料单体用于为IT系统供电时，瞬变会造成可靠性问题，以至于燃料单体系统随着电力汲取的改变进行响应存在固有的时滞。因此，电力控制器110需要限制或控制瞬变峰值和谷值。如本文所述，示例性电力控制器110可以从服务器场中的装备获取信息，并且部分地基于此类信息而管理电力。电力控制器110可以依赖电力模型来管理数据中心设施或服务器场的电力消耗。例如，数据中心设施100可以包括依赖于控制逻辑的基于处理器的控制器，诸如电力控制器110，其中控制逻辑部分地基于电力模型而管理电力消耗。

曲线图250包括虚线，该虚线描绘了在用电力控制器110控制载荷实现电力控制器110之后，数据中心设施随时间推移的电力消耗。出于参考目的，曲线图250还包括实线，该实线表示曲线图240的相同电力消耗。虚线描绘了所得到的由电力控制器110控制的电力消耗。如通过实线与虚线的比较所示，先前的电力消耗峰值242、246分别减少到峰值252、256。类似地，谷值244现在正被向上拉至谷值254。

为了减少电力消耗随时间推移的变化，电力控制器110监视目前的电力消耗并使用正从燃料单体系统210汲取电力的所有(或一些)载荷或设备的电力消耗简档。例如，如果电力控制器110基于目前的电力消耗和/或电力消耗简档而确定服务器120的电力消耗正在朝着峰值242提高，则电力控制器110可以降低正由燃料单体系统210供电的合计载荷，以抵消电力消耗的该预期提高。在一些情形下，电力控制器110可通过降低一个或更多个服务器120的性能来降低合计载荷。另外或替代地，控制器110可通过将额外服务器232、辅助冷却系统和/或其他载荷设备234中的一个或更多个卸载为由替代电源供电来减少由燃料单体系统供电的合计载荷，由此减少了需要由燃料单体系统输出的电力，这继而减少了电力消耗的变化，如由曲线图250中的虚线所描绘。

根据一些实施方式，电力控制器110可以通过向每个相应设备发送控制信号来降低到一个或更多个设备的合计载荷。控制信号允许电力控制器110控制和管理每个相应设备的性能。例如，电力控制器110可以通过发送控制信号到达相应服务器，以通过降低单独服务器上的时钟速度来减少电力消耗而调整服务器120或额外服务器232的时钟速度管理(例如，调度更少的工作载荷，调低时钟的，发起低电力模式等)。另外或替代地，控制器110可以将控制信号发送到辅助冷却系统130以减少目前的吞吐量，或者该控制信号可以控制辅助冷却系统130暂时停止。

在一些实施方式中，电力控制器110可以通过激活切断从燃料单体到相应设备的电力的开关来降低到一个或更多个设备的合计载荷。例如，由燃料单体系统210供电的每个相应设备可以通过诸如图1的开关106的开关连接到燃料单体系统210。因此，电力控制器110可以通过激活开关通过切断诸如数据中心设施的较不重要设备的一个或更多个设备的电力来减少由燃料单体系统供电的合计载荷。

当电力控制器110基于目前的电力消耗和/或电力消耗简档来确定服务器120的电力消耗正在朝着谷值244提高时，电力控制器110可以提高正由燃料单体系统210供电的合计载荷，以抵消电力消耗的该预期降低。在一些情形下，电力控制器110可以通过提高一个或更多个服务器120的性能来提高合计载荷。另外或替代地，电力控制器110可以通过将由替代源供电的额外服务器232、辅助冷却系统和/或其他载荷设备234中的一个或更多个中的一个或更多个切换成由燃料单体系统210供电来提高由燃料单体系统210供电的合计载荷。通过添加额外设备并提高需要由燃料单体系统输出的电力，减少了电力消耗的变化，如曲线图250中的虚线所描绘的。

根据一些实施方式，电力控制器110可以通过向每个相应的设备发送控制信号来提高由燃料单体供电的一个或更多个设备的电力消耗。如上面所讨论的，控制信号允许电力控制器110控制和管理每个相应设备的性能。例如，电力控制器110可以通过发送控制信号到达相应服务器以通过提高单独服务器上的时钟速度来提高电力消耗来调整服务器120或额外服务器232的时钟速度管理(例如，调度更多的工作载荷，调高时钟的，发起高电力涡轮模式等)。另外或替代地，电力控制器110可以将控制信号发送到辅助冷却系统130以提高目前的吞吐量。例如，控制信号可以控制辅助冷却系统130以降低辅助冷却系统130正试图维持的温度，由此降低电力消耗。

在一些实施方式中，电力控制器110可以通过激活先前被切断的从燃料单体向设备提供电力的开关来提高到一个或更多个设备的合计载荷。例如，如上面所讨论的，由燃料单体系统210供电的每个相应设备可以通过诸如图1的开关106的开关连接到燃料单体系统210。因此，电力控制器110可通过激活开关通过向先前被关断的诸如数据中心设施的较不重要设备的其他载荷设备234供应电力来提高由燃料单体系统210供电的合计载荷。

在一些实施方式中，由电力控制器110管理的工作载荷调整可以基于优先级排序或优先级评级，因为并非所有工作载荷调整都可以被认为是同等重要的。例如，可以放弃低优先级的作业，或者可以接受更多低优先级的作业来使电力汲取变平。另外或替代地，可以放弃特定优先级的作业，或者可以接受更多特定优先级的作业以用于公共云服务，其中可以调整价格以控制电力汲取。例如，如果服务器120正在处置公共云服务，并且需要提高电力汲取以使电力汲取变平，则电力控制器110可以向云服务的控制器发送消息以调整价格，以便提高想要使用云服务的客户的业务流(例如，降低价格会提高业务流)。

图3是描述用于控制使用燃料单体系统的数据中心设施内的电力消耗的过程300的流程图。过程300可以由电力控制器110执行或在任何适当的数据处理装置中执行。过程300的操作可以被实现为存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，并且由一个或更多个数据处理装置实行指令可致使一个或更多个数据处理装置执行过程300的操作。

电力控制器110监视IT堆栈中多个计算设备的电力消耗的变化(302)。在一些实施方式中，电力控制器110从诸如电力监视器的各种设备接收每个服务器机架120的数据。在一些情形下，电力消耗可以由燃料单体系统210提供，或者由另一设备测量。电力控制器110针对服务器机架120针对变化分析电力消耗数据。例如，当服务器机架120的电力消耗不在可接受的操作范围——例如，指定电力汲取的﹢/﹣5％等——内时，可以确定发生了变化。在图2中通过曲线图240、250示出了电力消耗的变化，具有峰值242、246和谷值244。在一些情形下，在预确定时间量内消耗的电力量可用于确定能量等级(energy rating)，例如X kW/H或Y MW/H等。电力控制器110还可用于基于来自电力或天然气公共设施的外部信号而前摄地调整IT输出，以减少备用电力汲取154或电源102的天然气消耗。另外或替代地，如果天然气供应的成本随时间推移而变化，则电力控制器110可以基于天然气的当前成本而调整IT输出和工作载荷。

电力控制器110确定多个计算设备的描述电力消耗的历史统计的电力消耗简档(304)。在一些实施方式中，电力消耗简档表示计算设备的处理器利用率与电力消耗之间的关联。电力消耗简档指示数据中心中计算设备的能量效率。电力控制器110跟踪并记录电力消耗和电力瞬变，以创建和维持数据中心设施100的包括历史统计的电力消耗简档。例如，假设电力消耗简档指示每个标准工作日的特定工作时间(例如，上午9点至上午11点和/或下午2点至下午4点)，则服务器120的电力消耗在典型工作日的某一时间段内达到两个峰值和/或稳定期。另外或替代地，峰值消耗可能会在服务器备份会话期间每晚发生。在一些情形下，服务器可能会经历一定的停机时间，诸如在周末、清晨时分或节假日期间。出于说明性目的，假设峰值由峰值242、246图解说明，并且停机时间在图2中图解说明为谷值244。电力控制器110使用峰值和谷值的这些历史统计来确定多个计算设备的电力消耗简档。

在一些实施方式中，可以通过数据中心设施100中的另一设备将有关数据中心设施100的电力消耗简档提供给电力控制器110，如果可用的话。另外或替代地，可以在实现了燃料系统之前通过诸如燃料单体系统供应商的另一实体或者通过公共设施供应商提供数据中心设施100的电力消耗简档，如果可用的话。

电力控制器110确定电力消耗正朝着峰值消耗或谷值消耗改变(306)。例如，假设数据中心的目前的电力消耗为X KWH，并且基于多个计算设备的电力消耗简档(例如，一天中的某些小时经历较高的服务器业务，因此经历较高的电力消耗)，则电力控制器110可以确定在一天中的特定部分内数据中心的电力消耗将提高到Y KWH。因为燃料单体响应的时滞，所以燃料单体系统可能无法响应于改变将会通过其发生的Y-X KWH的特定提高(例如，目前的电力消耗与预期峰值电力消耗之间的差)。

在一些情形下，电力控制器110可基于多个计算设备的电力消耗简档而确定数据中心设施的电力消耗将降低。例如，由于燃料单体响应的时滞，10％或更多的特定降低可能会给燃料单体系统造成问题。例如，假设数据中心的目前的电力消耗为X KWH，并且基于多个计算设备的电力消耗简档(例如，一天中的某些小时经历较高的服务器业务，因此经历较高的电力消耗)，则电力控制器110可以确定在一天中的特定部分内数据中心的电力消耗将降低到Z KWH。因为燃料单体响应的时滞，所以燃料单体系统可能无法响应于改变将会通过其发生的Z-X KWH的特定降低(例如，目前的电力消耗与预期谷值电力消耗之间的差)。

电力控制器110基于电力消耗的改变和电力消耗简档来减少IT堆栈所消耗的电力的变化(308)。在一些实施方式中，电力控制器110可以通过调整消耗来自电源的电力的设备的性能来减少所消耗的电力的变化。在一些情形下，电力控制器110可以通过调整IT堆栈中的哪些设备正在消耗来自电源的电力来减少所消耗的电力的变化。例如，电力控制器110可以直接(或间接)控制每个服务器120、额外服务器232、辅助冷却系统130和其他载荷设备中的电力设置。例如，如果确定的变化是电力汲取的降低，诸如朝着图2中的曲线图240的谷值244的降低，则电力控制器110可以通过提高合计载荷来抵消这种降低，这将提高电力汲取，由此使电力消耗随时间推移变平。要提高合计载荷，电力控制器110可以向数据中心添加额外的工作载荷，以使得给予服务器120和/或额外的服务器232额外的工作载荷，这然后会提高每个特定服务器机架的电力消耗。另外或替代地，电力控制器110可以指令计算机系统(例如，服务器120和/或额外服务器232)以高电力(涡轮)模式操作。另外或替代地，电力控制器110可以直接控制辅助冷却系统130以超过需要的操作点操作。

在一些实施方式中，电力控制器110与每个服务器120处的服务器控制器通信，并且电力控制器110向相应的服务器控制器发送控制信号以管理每个相应服务器120中的电力设置。

图4是描述用于监视和调整使用燃料单体系统的数据中心设施内计算设备的消耗水平的过程400的流程图。过程400可以由图1的电力控制器110执行，或者在任何适当的数据处理装置中执行。过程400的操作可以被实现为存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，并且由一个或更多个数据处理装置实行指令可致使一个或更多个数据处理装置执行过程400的操作。

电力控制器110确定多个计算设备的目前的消耗水平高于第一阈值(402)。例如，电力控制器110可以测量数据中心设施100的电力消耗和/或从诸如燃料单体系统210的另一设备接收电力消耗水平。电力控制器110然后可以确定当前电力消耗是否高于特定阈值。例如，如果数据中心设施以平均X KWH运行，则第一阈值可以设置为﹢10％(或某一其他适当水平)。因此，如果数据中心设施以X KWH的110％或更高运行，则因为达到上电力阈值，电力控制器发起过程400的接下来的步骤。

响应于确定多个计算设备的目前的消耗水平高于第一阈值，电力控制器110降低多个计算设备的性能或降低从多个计算设备的相同电源汲取电力的辅助系统的操作水平(404)。如本文所讨论的，电力控制器110会降低数据中心设施100内电力控制器110操作性地连接到的正从诸如燃料单体系统210的电源102汲取电力的任何设备的性能。例如，电力控制器110可以减少指派给数据中心的工作载荷，以使得服务器120和/或额外服务器232然后将降低与每个特定服务器机架的电力消耗。另外或替代地，电力控制器110可以指令计算系统(例如，服务器120和/或额外服务器232)以低电力模式操作。另外或替代地，电力控制器110可以控制辅助冷却系统130以减少的能力暂时地操作，同时仍维持足够的操作点以防止由辅助冷却系统130冷却的设备可能发生的任何过热损坏。在一些实施方式中，操作性地连接到电力控制器110并且从燃料单体系统210汲取电力的可用载荷设备230中一个或更多个其他载荷设备234可以由电力控制器110控制以降低由相应的其他载荷设备234汲取的电力，以便使燃料单体系统210汲取的电力变平。

图5是描述用于监视和调整使用燃料单体系统的数据中心设施内计算设备的消耗水平的过程500的流程图。过程500可以由图1的电力控制器110执行，或者在任何适当的数据处理装置中执行。过程500的操作可以被实现为存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，并且由一个或更多个数据处理装置实行指令可致使一个或更多个数据处理装置执行过程500的操作。

电力控制器110确定多个计算设备的目前的消耗水平低于第二阈值(502)。例如，电力控制器110可以测量数据中心设施100的电力消耗和/或从诸如燃料单体系统210的另一设备接收电力消耗水平。电力控制器110然后可以确定当前电力消耗是否低于特定阈值。例如，如果数据中心设施以平均X KWH运行，则第二阈值可以设置为﹣10％(或某一其他适当水平)。因此，如果数据中心设施以X KWH的90％或更低运行，则因为当前电力消耗低于下电力阈值，电力控制器可以发起过程500的接下来的步骤。

响应于确定多个计算设备的目前的消耗水平低于第二阈值，电力控制器110提高多个计算设备的性能或提高从多个计算设备的相同电源汲取电力的辅助系统的操作水平(504)。回顾一下，电力控制器110可做出决定提高数据中心设施100内电力控制器110操作性地连接到的正从诸如燃料单体系统210的电源102汲取电力的任何设备的性能。例如，电力控制器110可以提高指派给数据中心的工作载荷，以使得服务器120和/或额外服务器232然后将提高与每个特定服务器机架的电力消耗。另外或替代地，电力控制器110可以指令计算系统(例如，服务器120和/或额外服务器232)以高电力(涡轮)模式操作。例如，提高多个计算设备的性能可能包括向服务器120和/或额外服务器232发送控制信号来提高服务器中的至少一个或更多个的时钟速度。另外或替代地，电力控制器110可以控制辅助冷却系统130超过需要的操作点暂时性地操作。在一些实施方式中，操作性地连接到电力控制器110并且从燃料单体系统210汲取电力的可用载荷设备230中的一个或更多个其他载荷设备234可以由电力控制器110控制以提高由相应的其他载荷设备234汲取的电力，以便使燃料单体系统210汲取的电力变平。

图6是描述用于监视数据中心设施内电源的燃料源的过程的流程图。过程600可以由电力控制器110执行，或者在任何适当的数据处理装置中执行。过程600的操作可以被实现为存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，并且由一个或更多个数据处理装置实行指令可致使一个或更多个数据处理装置执行过程600的操作。

电力控制器110监视电源的燃料源的特性(602)。在一些实施方式中，电力控制器110从诸如燃料源监控器的各种设备接收电源102的燃料源的数据。在一些情形下，燃料源的特性可以由燃料单体系统210提供，或通过诸如压力传感器、流量传感器或另一传感器的另一种设备进行测量，所述另一种设备可以向燃料单体提供关于燃料可用性的信息。电力控制器110监视燃料源特性的数据。在一些实施方式中，监视的其他特性包括但不限于诸如原料气体湿度、操作温度、原料气体化学计量、空气压力和气体流动模式的操作状况。例如，燃料单体系统(例如，燃料单体系统210)通过经由电化学过程将燃料(例如，氢和天然气)转换成电来生成电力。电力控制器110监视燃料源的流量并收集关于燃料供应的历史数据。在一些情形下，电力控制器110从公共设施供应商处接收燃料源的特性，如果可用的话。例如，公共设施供应商可以向数据中心设施发送在某一时间段内燃料源的流量将存在调度的减少的通信。

电力控制器110基于燃料源的所监视的特性来生成燃料源的历史供应简档(604)。历史供应简档指示到数据中心中的燃料单体系统210的燃料源效率。历史供应简档可以指定燃料供应特性(例如，上面讨论的那些)随时间推移的改变，燃料价格随时间推移的改变，和/或随时间推移的任何其他燃料供应特性。电力控制器110(或某些种其他设备)跟踪并记录燃料可用性和流速，以创建并维护数据中心设施100的包括历史统计的历史供应简档。例如，假设历史供应简档指示一天中的特定小时(例如，下午2点至下午4点)，与一天中的其他小时相比燃料源供应流量下降。在一些情形下，一年中的特定一天在历史上可能具有燃料供应流量问题，并且历史供应简档将指示这些特定的天。电力控制器110使用燃料供应特性的这些历史统计来确定燃料单体系统210的历史供应简档。该历史供应简档可以用于预测将发生的燃料供应的改变。例如，如果历史上在特定季节或月份期间燃料供应提高，则可以预测在该特定季节或月份临近时燃料供应将提高。

电力控制器110确定在给定时间正在发生或将要发生燃料源的源异常(606)。燃料源异常指示在缩短的持续时间内的燃料供应损失。例如，要确定在给定的时间将要发生燃料源的源异常，假设数据中心的目前的燃料供应流量为X mL/min。基于燃料源的历史供应简档(例如，一天中的某些小时经历燃料源的流量下降)，电力控制器110可以确定在一天中的特定部分内燃料源的流量将降低至Y mL/min。因为燃料单体系统需要最小流量以进行操作，所以燃料单体系统可能无法响应于改变将会通过其发生的Y-X mL/min的特定降低(例如，目前的燃料流量与预期燃料流量之间的差)。在一些实施方式中，源异常指示在诸如备用电力馈送154的备用电力馈送的在缩短的持续时间内的燃料供应损失。

在一些实施方式中，电力控制器110可以确定正在发生燃料源的燃料源异常。燃料源异常指示在缩短的持续时间内的燃料供应损失。例如，电力控制器110可以设置特定的流量阈值，当流量下降到低于阈值时，电力控制器110可以通过改变数据中心设施中设备的电力消耗来做出反应。在一些实施方式中，流量阈值是多个逐步减小的阈值。例如，每当流速从特定流速X mL/min降低5％时，电力控制器110可以将数据中心设施的电力消耗减少类似的5％，或视情况而定维持稳定的燃料单体系统操作。例如，由于燃料单体响应的时滞，流量的5％或更多的特定降低会给燃料单体系统造成问题。在一些实施方式中，电力控制器110可以从电源102、备用电力馈送154或电力控制器110连接到并且能够监视的另一电源中检测到源异常。

电力控制器110基于源异常来调整IT堆栈的电力消耗(608)。在一些实施方式中，电力控制器110可以通过调整消耗来自电源的电力的设备的性能来减少所消耗的电力的变化。在一些情形下，电力控制器110可以通过调整IT堆栈中的哪些设备正在消耗来自电源的电力来减少所消耗的电力的变化。例如，电力控制器110可以直接(或间接)控制每个服务器120、额外服务器232、辅助冷却系统130和其他载荷设备中的电力设置。例如，如果源异常致使从燃料单体系统可用的电力降低，则电力控制器110可以通过降低合计载荷来抵消该降低。要降低合计载荷，如本文所讨论，电力控制器110可以降低数据中心设施100内电力控制器110操作性地连接到的正从诸如燃料单体系统210的电源102汲取电力的任何设备的性能。例如，电力控制器110可以减少指派给数据中心的工作载荷，以使得服务器120和/或额外服务器232然后将降低与每个特定服务器机架的电力消耗。另外或替代地，电力控制器110可以指令计算系统(例如，服务器120和/或额外服务器232)以低电力模式操作。另外或替代地，电力控制器110可以控制辅助冷却系统130以减少的能力暂时地操作，同时仍维持足够的操作点以防止由辅助冷却系统130冷却的设备可能发生的任何过热损坏。在一些实施方式中，操作性地连接到电力控制器110并且从燃料单体系统210汲取电力的可用载荷设备230中的一个或更多个其他载荷设备234可以由电力控制器110控制以降低由相应的其他载荷设备234汲取的电力。

本说明书中描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路中，或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构以及其结构等效形式，或者它们中的一个或多个组合。本说明书中所描述的主题的实施例可以被实现为一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或更多个模块，它们被编码在计算机存储介质上以由数据处理装置实行或控制数据处理装置的操作。

本说明书中所描述的操作可以被实现为由数据处理装置对存储在一个或更多个计算机可读存储设备上的或从其他来源接收的数据执行的操作。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言(包括编译或解释性语言、声明性或程序化语言)编写，并且可以部署为任何形式，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、对象或其他适合在计算环境中使用的单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分(例如，存储在标记语言文档中的一个或更多个脚本)中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或存储在多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或代码的各部分中的文件)中。可以将计算机程序部署为在一个计算机上或在多个计算机上执行，所述多个计算机位于一个站点上或分布在多个站点上并通过通信网络互连。

本说明书中描述的过程和逻辑流可以由实行一个或更多个计算机程序的一个或更多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。过程和逻辑流也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

举例来说，适合于实行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或更多个处理器。一般而言，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器设备。一般而言，计算机还将包括用于存储数据的一个或更多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或操作性地耦合以从所述一个或更多个大容量存储设备接收数据，或将数据传递到所述一个或更多个大容量存储设备，或两者。然而，计算机不必具有此类设备。适合于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，举例来说包括半导体存储器设备，例如，EPROM、EEPROM和快闪存储器设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入该专用逻辑电路中。

虽然本说明书包含许多具体的实施方式细节，但是这些细节不应被解释为是对任何特征或可要求保护的范围的限制，而是对针对特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然以上可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在一些情况下可以从组合中切除所要求保护的组合中的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。

类似地，虽然附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应理解为要求以所示出的特定顺序或以连续的顺序执行此类操作，或者执行所有说明的操作以达成期望的效果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统部件的分离不应理解为在所有实施例中都需要此类分离，并且应当理解，所描述的程序部件和系统通常可以集成在单个软件产品中或打包成多个软件产品。

因此，已经描述了本主题的特定实施例。其他实施例也在以下权利要求的范围内。在一些情况下，可以以不同的顺序执行权利要求中阐述的动作，并且仍然达成期望的结果。另外，附图中描绘的过程不一定要求所示出的特定顺序或连续顺序来达成期望的结果。在某些实施方式中，多任务和并行处理可能是有利的。