淺析云計算在電力系統中的應用

涂佳明

（廣西電網公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

淺析云計算在電力系統中的應用

涂佳明

（廣西電網公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

云計算是近年來興起的一種新的計算模式，它通過互聯網將虛擬化的資源封裝為服務的形式提供給用戶，具有強大的存儲和計算能力，并且能夠按需使用動態拓展，節省成本，方便快捷。隨著云計算的興起，國內外關于將云計算引入電力系統的研究也在如火如荼地進行。目前，這些研究大多停留在理論階段，離真正的實際應用尚有一段距離。就云計算在電力系統中應用的必要性、可行性以及可能遇到的問題作初步探討，目的是為云計算的進一步研究和發展提供有價值的參考。

云計算；電力系統；并行算法；物理結構

1 云計算簡介

云計算是一種基于互聯網的計算方式。通過這種方式，共享的硬件資源和信息可以按需提供給使用者。云計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端-服務器的大轉折之后的又一次巨變。在目前普遍采用軟件包部署和發布的情況下，云計算以其部署方式簡單、維護成本低、更有利于構建基于多租戶模型的服務系統逐漸為業界所關注。目前，云計算提供3種服務模式，分別為基礎設施即服務（Iaas）、平臺即服務（Paas）和軟件即服務（Saas）。在這3種模式下，計算工作由位于互聯網中的計算資源（Iaas）來完成，用戶只需要連入互聯網，借助輕量級客戶端，例如手機、瀏覽器，就可以完成各種計算任務，包括程序開發、科學計算、軟件使用（Saas）乃至應用的托管（Paas）[1]等。有關云計算的進一步闡述可參考劉鵬《云計算》一書。

2 探討云計算在電力系統中的具體應用

基于以上描述的種種優勢，云計算在電力系統中的研究和應用成為必然。下面對此進行初步分析和探討，有助于云計算的進一步發展。

2.1 必要性

一方面，隨著電力系統規模的逐步擴大，分布式能源并網增多，電網結構日趨復雜，在線整定、在線監測技術逐步發展，電力系統調度和運行控制的計算量明顯增多；另一方面，智能變電站的大量建成、數據采集頻率的不斷提高、調度自動化系統的開關操作、事故記錄、網損報表等帶來了海量數據，而這些數據大多數存儲在各個時期獨立建設的系統中，很多數據不能共享，形成“信息孤島”。“信息孤島”中的多個應用之間通常有很多交叉，甚至重復的數據信息，這將造成系統經常出現信息與數據的重復處理和更新不同步[2]。

此外，電網的智能化要求信息的獲取和處理途徑更加及時、方便，例如現場工作人員通過手持終端就可以訪問需要的信息，用戶隨時隨地就可以查詢自己的賬單信息等。如果單純地擴大分區的處理能力，不僅會造成運營成本的幾何式增加，同時還會帶來資源的大量閑置和浪費。由于云計算具有超大規模、動態伸縮、海量存儲、高速計算等特征，將云計算引入電力系統，就能很好地解決計算能力不足與各系統間信息不能共享的問題。

2.2 可行性

云計算技術從最初的設想到理論成熟，從小批量試驗到大規模應用，在經歷多次技術改良之后已日臻成熟、可靠，現已投入到實際的生產生活之中。一個典型的例子就是12306鐵路購票系統。它在采用阿里云計算之后有效地解決了春運期間用戶集中并發的問題。同時，云計算的高可靠性也為電力系統的云端運行提供了強有力的保障。云計算的可靠性體現在使用大規模的集群服務器向用戶提供自助的數據處理服務，利用虛擬化技術和冗余機制，適合用戶數據的災難備份和還原。例如在微軟云中，每個角色可以根據用戶的要求部署多個實例。根據《WindowsAzure計算服務品質協議》，為角色部署2個實例，其可保證99.95%的運行時間。如果為每個角色部署4個實例，則可以保證99.999975%的運行時間。此外，電力系統內部廣域網的完整性也為云平臺的部署提供了可能。鑒于電力系統主干網絡多采用光纖通信的特點，完全可以利用其現有的網絡資源建立電力系統的云計算平臺。

2.3 遇到的挑戰

目前，適合電力系統的云計算技術還處于發展階段，仍存在一些關鍵問題急需解決。

2.3.1 并行算法研究問題

與傳統的利用小型集群計算和分布式計算不同，在大規模云計算平臺上一個簡單的潮流計算就可以被分解為多個任務送到不同的處理器計算，在各個處理器之間實現信息傳送，保證計算結果的正確性，這涉及到并行算法的研究問題，否則就無法發揮云平臺的計算能力。此外，將電力系統現有的分析計算軟件和調度系統直接遷移至云平臺是否存在尚未發現的技術難題有待進一步確認。

2.3.2 物理結構設計問題

由于電力系統各種設備本身固有的地域分散性，如何設計一個合理的云計算平臺物理結構，保證信息的同步，縮短網絡延時是當前面臨的一個重要問題。同時，電力系統正朝著區域電網互聯的方向發展，電網的規模已從省級逐步擴大到多區域甚至國家級。例如南方電網下轄廣東、廣西、云南、貴州和海南5個省自治區，國家電網則覆蓋了其余26個省。區域電網之間的互聯無疑增加了云平臺設計和部署的難度。

2.3.3 安全性問題

電力系統是一項十分重要的基礎設施，其安全性關系著經濟的發展、人民的日常生活甚至國家的安全，因此保證電力系統的安全性就顯得格外重要。由于電力系統中存在多種職能部門，例如發電廠、變電站、供電局、用戶等，如何在促進信息共享的同時保證安全是電力系統云計算必須解決的實際問題[3]。另外，在利用互聯網傳遞重要信息的電力系統中，防止黑客攻擊、數據泄露也是一項十分艱巨的任務。

3 結束語

云計算以其可靠、靈活、經濟和動態伸縮的特性將成為未來發展的主流趨勢。將云計算引入到電力系統中有助于解決當前面臨的各種問題，提升其運行效率。雖然距離云計算在電力系統中的實用化尚有一段距離，但隨著技術的進步和政策的驅動，差距在逐漸縮小，在不久的將來，我們將看到一朵電力云冉冉升起。

［1］IBM云計算中心.“智慧的地球”——IBM云計算2.0［M/OL］.［2009-01-09］.https://wenku.baidu.com/view/ e40b520216fc700abb68fc34.html

［2］蔡穎凱.供電企業信息資源整合技術的研究與應用［D］.保定：華北電力大學，2007.

［3］趙俊華，文福拴，薛禹勝，等.云計算：構建未來電力系統的核心計算平臺［J］.電力系統自動化，2010，34（15）：1-8.

〔編輯：劉曉芳〕

TM769

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.147

2095－6835（2017）17－0147－03

涂佳明（1991—），男，研究方向為電力系統運行與規劃。