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基于HPC平均使用率和满负荷情况下的能源消耗

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1. 基础能耗模块

• 年总能耗计算公式：

  $$E_{year}=P_{total}\times H_{year}\times U_{avg}$$

  其中：

  • $E_{year}$：年总能耗（kWh）
  • $P_{total}$：HPC 系统的总功率（kW）
  • $H_{year}$：全年小时数（一般为 8760 小时）
  • $U_{avg}$：设备的平均利用率

2. 环境与地理因子模块

• 考虑地理因素调整的能耗计算：

  $$E_{geo}=\sum _{i=1}^n(E_{year}\times R_i)$$

  其中：

  • $E_{geo}$：考虑地理因素的调整能耗
  • $n$：地区总数
  • $R_i$：第 $i$ 个地区的能源加权因子，按可再生与非可再生能源比例加权

3. 负荷变动预测模块

• 周期性负荷波动公式：

  $$U_t=U_{avg}+A\sin (2\pi ft+\varphi )$$

  其中：

  • $U_t$：在时刻 $t$ 的利用率
  • $A$：振幅（代表负荷波动程度）
  • $f$：频率（根据典型利用率模式设置，例如一天的频率为 $1/24$ 小时）
  • $\varphi$：相位偏移

4. 长期趋势与政策影响模块

• 未来能效提升后的年能耗预测公式：

  $$E_{year,future}=E_{geo}\times (1-\eta {)}^n$$

  其中：

  • $E_{year,future}$：未来预测的年能耗
  • $\eta$：年能效提升率
  • $n$：年份偏移量（从预测基年到目标年份的间隔）

5. 总能耗汇总模块

• 最终年总能耗公式：

  $$E_{total}=\sum _{t=1}^T{E}_t\cdot U_t+E_{year,future}$$

  其中：

  • $E_t$：在时刻 $t$ 的能耗
  • $T$：全年小时数
  • $U_t$：每小时利用率
  • $E_{year,future}$：经过环境和政策调整后的未来年能耗

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