满意度优先的5G MEC服务器间隙式能源调度方案

【摘 要】针对在电力物联网中利用分布式移动边缘计算服务器对打包的可再生能源进行分配问题，提出了一种用户满意度优先的5G MEC服务器间隙式能源调度方案。首先，基于用户的满意度最大构建优化问题，并通过上层NSGA-Ⅱ算法求出Pareto粗糙解集；其次，利用粗糙集理论和本文所提出的MEC服务器-电力包路由器匹配算法求解出优秀父代；最后，以可再生能源损耗最小为目标，通过下层NSGA-Ⅱ算法得到供应至各个MEC服务器的最佳能量分配方案。仿真结果表明，与现有算法相比，本文所提的方法在提高了MEC服务器满意度的同时，还降低了可再生能源的传输损耗。

【关键词】MEC服务器；5G；间隙式能源分配；满意度

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随着通信网络技术的不断升级，电力物联网迅速向规模化和智能化发展，基础设备数量大幅增多，设备采集信息、配电网运行状态等各种待处理信息量呈爆炸式增长，为了降低电力数据的传输与处理带来的极大压力，文献[1]-[5]提出了利用边缘计算技术对电力系统的边缘数据进行处理。同时，为了应对气候变化，2015年全球近两百个国家通过了《巴黎协定》，明确减少温室气体排放，力争在本世纪中叶前后实现温室气体净零排放。为了实现零碳转型，可再生能源的合理利用就成为零碳发展的重点领域之一。

在这种大规模间歇式能源引入电力系统的新背景下，文献[6]提出将信息集成到电力分配中的电力分组调度系统，以电力包的形式向负载分配电能。针对主流输配电系统之一的一种面向可再生能源的直流间隙式能源调度系统，文献[7]和[8]设计了一种新型的电能打包和路由方法，可以实现定量、实时、精准的电能调度，有利于节省电能。文献[9]提出了一种基于区块链的分布式绿色能源分配系统，用于智能电网中去信任的可靠能源交换，通过建立稳健性评价模型，评价了能量分配系统的可靠性和有效性。文献[10]提出了基于能量损耗最小化的电力包调度系统，为实现智能电源管理，提出了离散分组的电力分组调度系统。通过对路由器网络的电路分析，提出了功率包传输的成本度量，基于此度量，将优化问题表述为从源节点到负载节点的一般最短路径问题，该算法能够根据负载需求分配分布式电源，并能确定最优的功率输送路径。文献[11]提出了一种基于成本最小的能源互联网路由机制。从优化目标、拥塞管理、大负荷供电等方面对现有的电能路由器的路由机制进行了改进，基于图论设计了能源互联网的拓扑结构，并结合虚拟电路传输的概念、开放最短路径优先路由算法、基于策略的路由以及信息互联网中的路由策略，提出了一种集日前点对点事务和日内功率平衡于一体的两阶段路由机制。

间隙式能源调度系统包含可再生能源、路由器以及MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算）服务器三部分，各部分与环境及其他部分之间进行交互，从而实现特定的控制目标，使得整个系统能够利用分布式控制实现协调运行[12]。但是，客户满意度是企业的生命线，如何保证电网的安全稳定运行，且可再生能源发挥其最大的作用的同时，考虑用户对能源需求的满意度问题，使得客户的满意度最大化是非常值得进一步研究的课题。

以往的研究都是以电力成本作为衡量用户满意度的指标[10][11][13][14]，但不能完全反映用户的满意程度，用户对所分