随着信息化时代的快速发展,全球数据中心数量激增,数据中心运营商面临着耗电量巨大、环境污染严重等重大挑战。由于对供电可靠性的严格要求,数据中心往往配备储能、柴油发电机等多种备用电源。大型数据中心运营商出于企业形象与社会责任的考虑,倾向于大量利用可再生能源以打造绿色数据中心。从负荷特性来看,数据中心独特的批处理负载可以在满足服务质量的前提下转移到不同时段进行处理,具备很强的需求侧响应能力。在数据中心微网运行中,可再生能源发电的波动性与间歇性、现货市场电价的不确定性、工作负载分布的随机性等因素都会对调度结果的合理性和经济性产生影响,如何在不确定环境下进行微网内多种发电和用电资源的灵活调度是一个颇具挑战性的问题。本文的主要研究工作如下:首先,分析了数据中心工作负载用电和微网各类电源的运行特点,提出了数据中心微网的能量管理框架。通过对数据中心内交互式负载与批处理负载的精细建模描述了其用电特性,建立了微网内多种供电电源的数学模型,并从数据中心运营商的角度提出了优化调度的基本原则。其次,综合多种能耗优化方法建立了数据中心微网优化调度模型,在电力市场环境下,通过批处理负载分配、储能充放电操作、传统机组经济调度等多种方式实现运行成本和碳排放成本最低的目标。通过求解混合整数线性规划问题得出最优调度方案,并与只应用部分优化方法的结果进行对比,验证了模型的有效性。最后,分析了数据中心运行中面临的不确定因素并选取条件风险价值法(CVaR)作为运行风险的度量,建立了数据中心微网的随机优化模型以实现运行成本、碳排放、运行风险三者之间的权衡。构建了数据中心微网的仿真算例,给出了风险中立的运营商在经济驱动与环境驱动下的日前资源调度方案,并通过调节风险偏好系数,研究了其对于数据中心调度资源选择与运行成本的影响,完善了对数据中心能耗优化的研究理论。