JP2011087355A - 分散コンピュータシステム及びその運用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電量の変動の大きい再生可能エネルギーを、複数のコンピュータ拠点を有する分散コンピュータシステムにより有効に利用する。
【解決手段】再生可能エネルギー電源を備えた複数のコンピュータ拠点を有する分散コンピュータシステムを構成する。各コンピュータ拠点の電力供給装置によって再生可能エネルギー電源の発電量と電力負荷となる機器の消費電力量を計測し、両者の差である余裕電力量を算出する。分散コンピュータに処理要求があった場合に、各コンピュータ拠点の発電量と電力消費量の差である余裕電力量を考慮して処理実行を割振る。各コンピュータ拠点の余裕電力量の代わりに、再生可能エネルギーの発電に影響を与える環境値を考慮して処理実行を割振る事もできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然界の現象に依存して発電量が変動する、発電量と同等以上の速度で再生される再生可能エネルギーを用いた分散コンピュータシステム及びその運用方法に関するものである。

近年、地球温暖化が問題視される中、温室効果気体の排出の少ない再生可能エネルギーが注目され、急速に普及、拡大している。太陽光発電や風力発電で代表される再生可能エネルギーは、自然界のエネルギー循環現象に依存するため発電量の変動が大きい。また、コンピュータは処理性能の向上に伴ってその消費電力量や発熱量の増加が問題となっている。

一方で、近年のインターネットに代表されるネットワーク技術の発展に伴い分散コンピュータシステムの利用が広がってきており、世界に分散したユーザーがサーバを意識せずサービスを受けるクラウドコンピューティングという処理形態も出現し始めている。さらに、特許文献１に示すシステムでは、単一の太陽光発電装置からエネルギー供給を受けた複数の個別エネルギーシステムにおいて、スケジューリング装置によりシステム内部の電力供給装置と各種電気機器の運転計画を最適化する構成が開示されている。

特開２００９−１３１０４５号公報

太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーは、その地域の天候によって、発電量が大きく変動する。しかしながら、電力を消費する側は安定供給を求めるため、再生可能エネルギーのように変動の大きな電力を有効に利用することが難しい。

この解決手段として、家庭や事業所などに電力消費に関する情報を収集する計器を設け、電力供給者が各所の電力消費情報を集めて電力消費の予測を行い、また他方で再生可能エネルギーの発電量を予測して、発電側と消費側の電力を制御する構想が検討されている。しかし、これを実現するためには計測機器の導入などに大きなコストと時間がかかることや、電力の消費と発電の予測と制御といつた複雑な仕組みが必要であるという問題がある。

本発明は、各々に再生可能エネルギー電源を備えた複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合する全体コントローラを有する分散コンピュータシステムにおいて、前記各コンピュータ拠点は、前記再生可能エネルギー電源の発電量と、コンピュータ拠点の消費電力量を計測する電力供給装置を有し、前記全体コントローラは、前記各コンピュータ拠点における再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求時に、ジョブ実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする。

また、コンピュータ拠点は複数のコンピュータを有することを特徴とする。

また、コンピュータ拠点は、前記全体コントローラに接続されるとともに前記コンピュータ拠点内のコンピュータを含むリソースの使用状況を収集する拠点コントローラを有することを特徴とする。

また、コンピュータ拠点はデータセンタからなることを特徴とする。

さらに、各々に再生可能エネルギー電源を備えた複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合する全体コントローラを有する分散コンピュータシステムにおいて、前記各コンピュータ拠点は、前記再生可能エネルギー電源の発電量に影響を与える環境値を計測する環境計測装置を有し、前記全体コントローラは、前記各コンピュータ拠点において計測された環境値に基づいて推定された再生可能エネルギーの推定発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求時に、ジョブ実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする。

さらに、各々に再生可能エネルギー電源を持つ複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合して形成された分散コンピュータシステムの運用方法において、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求があった際に、各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、ジョブ処理実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする。

さらに、各々に再生可能エネルギー電源を持つ複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合して形成された分散コンピュータシステムの運用方法において、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求があった際に、各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量に影響を与える環境値を計測し、推定される各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、ジョブ処理実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする。

本発明は、再生可能エネルギー電源を持つ複数のコンピュータ拠点と、これらを統合して形成された分散コンピュータシステムにおいて、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求があった際に、各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、ジョブ処理実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することにより、発電量が変動する再生可能エネルギーを有効に利用することができるため、経済性と環境性に優れた分散コンピュータシステムを提供する事ができる。

また、消費電力情報を収集する計器を多数導入する必要がなく、また発電量と消費電力量の予測と制御を行う複雑な制御装置を必要とすることなく再生可能エネルギーの有効利用を実現することができる。

本発明の実施例１を示すブロック図である。 本発明の実施例２を示すブロック図である。

以下に本発明の実施例について図を参照して説明する。

図１は本発明の分散コンピュータにおける再生可能エネルギーの利用において、発電量と消費電力量の差である余裕電力量を制御量として用いた一形態を示すブロック図である。

複数のコンピュータ拠点１０−１〜１０−ｎには、各々太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギー電源１１及び商用電源１３に接続された電力供給源である電力供給装置１４が設けられている。電力供給装置１４は、空調設備等の電気機器１５、電力負荷となるコンピュータ１６−１〜１６−ｎ、分散コンピュータの拠点コントローラ１７などに電力を供給し、配電盤や分電盤、無停電電源装置などから構成される。

分散コンピュータシステム１は、複数の拠点コントローラ１７に接続された全体コントローラ２と、各拠点コントローラ１７に接続された各コンピュータ拠点の個々のコンピュータ１６−１〜１６−ｎとから構成される。

電力供給装置１４は、コンピュータ拠点の再生可能エネルギー電源１１の発電量とコンピュータ拠点の機器に供給している電力の消費電力量を常時または定期的に計測している。分散コンピュータシステム１の全体コントローラ２は、各コンピュータ拠点の拠点コントローラ１７を介し、または直接に電力供給装置１４の発電量と消費電力量の情報を常時または定期的に収集している。

個々のコンピュータ１６−１〜１６−ｎのＣＰＵやメモリなどのリソースの使用状況は、常時または定期的に拠点コントローラ１７に収集される。分散コンピュータシステム１全体のコンピュータリソースの使用状況は、各コンピュータ拠点の拠点コントローラ１７から全体コントローラ２が常時または定期的に収集している。

分散コンピュータ１に対するジョブの処理要求が発生したときは、最初に全体コントローラ２が受付ける。全体コントローラ２は、コンピュータリソースが使用可能であるコンピュータ拠点の中から余裕電力量が最も多いコンピュータ拠点を選択し、処理の割振り先として決定する。

全体コントローラ２は処理の割振り先として、処理要求の優先度を考慮して優先度の高い要求はコンピュータリソースの空きが大きいコンピュータ拠点を優先し、優先度の低い要求は再生可能エネルギーの余裕電力量が大きいコンピュータ拠点を優先することも可能である。

全体コントローラ２は、再生可能エネルギーの余裕電力量を持つコンピュータ拠点がない場合は、処理の割振りコンピュータ拠点をランダムに決定する。

全体コントローラ２は、処理を割振るコンピュータ拠点を決定した後、割振り先の拠点コントローラ１７へ処理要求を伝達する。拠点コントローラ１７は処理要求を受けると、個々のコンピュータ１６−１〜１６−ｎの使用状況を考慮して最もリソース空きの大きいコンピュータを処理の割振り先として決定する。例えば、コンピュータ１６−１〜１６−ｎのリソースに絶対的な余裕があり、リソースの空きを考慮する必要性が低い場合には、個々のコンピュータ１６−１〜１６−ｎの使用状況を考慮せず割振るコンピュータをランダムに決定することも可能である。

拠点コントローラ１７は処理を割振るコンピュータを決定した後、割振り先のコンピュータ１６−１〜１６−ｎの何れかへ処理要求を伝達し、処理要求を受けたコンピュータが処理を実行する。

この分散コンピュータシステム１における処理要求の割振りによって、再生可能エネルギーの余裕電力量が大きいコンピュータ拠点でのコンピュータ処理実行が多くなり、そのコンピュータ拠点での消費電力量が他のコンピュータ拠点よりも大きくなることで、システム全体として再生可能エネルギーの有効利用が可能となる。

各コンピュータ拠点は、高性能コンピュータを備えて要求されたジョブ処理を実行して出力するいわゆるデータセンタとして構成する事もできる。

図２は本発明の分散コンピュータにおける再生可能エネルギーの利用方法において、環境計測値を用いる一形態を示すブロック図である。

以下に前述の実施例１との相違点を説明する。電力供給装置１４によりコンピュータ拠点の余裕電力量を常時または定期的に計測する代わりに、光量計や風速計、温度計などの環境計測装置である環境計測計１２が再生可能エネルギーの発電量に影響を与える環境値を常時または定期的に計測している。分散コンピュータシステムの全体コントローラ２は、各コンピュータ拠点の拠点コントローラ１７を介して、または直接に環境計測計１２の環境値の情報を常時または定期的に収集している。

分散コンピュータの全体コントローラ２が受付けたジョブ処理要求を割振るコンピュータ拠点を決定する際に、各コンピュータ拠点の環境値を用いる。これら環境値から再生可能エネルギー電源１１による発電量を推定し余裕電力量を推定して、余裕電力量の大きいコンピュータ拠点を選択する。

他の実施形態として、環境値は計測器で計測したものの代わりに天気予報などの予報情報を用いる場合もある。これらは上記のような環境計測計１２で測定した環境値に比べて誤差は大きくなるものの、一定レベルでの余裕電力量の推定が可能である。

１ 分散コンピュータ
２ 全体コントローラ
１０−１〜１０−ｎ コンピュータ拠点
１１ 再生可能エネルギー電源
１２ 環境計測計
１３ 商用電源
１４ 電力供給装置
１５ 電気機器
１６−１〜１６−ｎ コンピュータ
１７ 拠点コントローラ

Claims (10)

1. 各々に再生可能エネルギー電源を備えた複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合する全体コントローラを有する分散コンピュータシステムにおいて、
   前記各コンピュータ拠点は、前記再生可能エネルギー電源の発電量と、コンピュータ拠点の消費電力量を計測する電力供給装置を有し、
   前記全体コントローラは、前記各コンピュータ拠点における再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求時に、ジョブ実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする分散コンピュータシステム。
2. 請求項１に記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点は複数のコンピュータを有することを特徴とする分散コンピュータシステム。
3. 請求項１または２に記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点は、前記全体コントローラに接続されるとともに前記コンピュータ拠点内のコンピュータを含むリソースの使用状況を収集する拠点コントローラを有することを特徴とする分散コンピュータシステム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点はデータセンタからなることを特徴とする分散コンピュータシステム。
5. 各々に再生可能エネルギー電源を備えた複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合する全体コントローラを有する分散コンピュータシステムにおいて、
   前記各コンピュータ拠点は、前記再生可能エネルギー電源の発電量に影響を与える環境値を計測する環境計測装置を有し、
   前記全体コントローラは、前記各コンピュータ拠点において計測された環境値に基づいて推定された再生可能エネルギーの推定発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求時に、ジョブ実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする分散コンピュータシステム。
6. 請求項５に記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点は複数のコンピュータを有することを特徴とする分散コンピュータシステム。
7. 請求項５または６に記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点は、前記全体コントローラに接続されるとともに前記コンピュータ拠点内のコンピュータを含むリソースの使用状況を収集する拠点コントローラを有することを特徴とする分散コンピュータシステム。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の分散コンピュータシステムにおいて、前記コンピュータ拠点はデータセンタからなることを特徴とする分散コンピュータシステム。
9. 各々に再生可能エネルギー電源を持つ複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合して形成された分散コンピュータシステムの運用方法において、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求があった際に、各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、ジョブ処理実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする分散コンピュータシステムの運用方法。
10. 各々に再生可能エネルギー電源を持つ複数のコンピュータ拠点と、該複数のコンピュータ拠点を統合して形成された分散コンピュータシステムの運用方法において、分散コンピュータシステムに対するジョブ処理要求があった際に、各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量に影響を与える環境値を計測し、推定される各コンピュータ拠点の再生可能エネルギーの発電量と消費電力量の差である余裕電力量に基づいて、ジョブ処理実行を行わせるコンピュータ拠点の振り分けを決定することを特徴とする分散コンピュータシステムの運用方法。

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