1983年，太陽計算機系統(tǒng)（中國）有限公司提出“網(wǎng)絡是計算機”的概念。2006年7月，亞馬遜發(fā)布S3（simple storage service）和EC2（elastic compute cloud），使云計算的概念得到廣泛傳播。當今，云計算已經(jīng)成為支撐互聯(lián)網(wǎng)運行不可或缺的基礎設施，在各行業(yè)中得到了廣泛應用，提升了各行各業(yè)數(shù)字化、信息化和智能化的水平。

電力調度控制中心作為電網(wǎng)公司的核心部門，涉及主配電網(wǎng)調度運行、監(jiān)視和控制等核心業(yè)務。在當前交直流電網(wǎng)混合運行、分布式新能源快速發(fā)展、儲能設備快速發(fā)展和國網(wǎng)公司大力建設電力物聯(lián)網(wǎng)的形勢下，迫切需要提升數(shù)據(jù)的支撐能力，以實現(xiàn)縱向電網(wǎng)運行協(xié)同處置、橫向部門業(yè)務協(xié)作互通、對外服務能力有效提升。安徽省電網(wǎng)調度控制中心（簡稱安徽省調）開展了調控云建設，多種深度實現(xiàn)調控業(yè)務上云，有效整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源和應用系統(tǒng)，實現(xiàn)業(yè)務提升。

1 混合云

云計算是一種基于網(wǎng)絡的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機終端和其他設備。云計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端-服務器的大轉變之后的又一種巨變。用戶不再需要了解云中基礎設施的細節(jié)，不必具有相應的專業(yè)知識，也無需直接進行控制。

通過采用云計算技術，有效降低了用戶對IT專業(yè)知識的依賴。通過構建可網(wǎng)絡訪問的共享資源池，將業(yè)務靈活快速地部署，使服務被監(jiān)控與計量。

根據(jù)云計算使用的資源劃分，云計算可以分為公有云、私有云和混合云。公有云通常指第三方提供的云，一般可通過因特網(wǎng)使用。私有云是用戶單獨使用而構建的云，所有資源只能由該用戶使用。公有云和私有云的特點見表1。

混合云是公有云和私有云兩種方式的結合形式。一般來說，企業(yè)出于安全性和可靠性的需求，建設私有云來處理核心數(shù)據(jù)和核心業(yè)務，而對于一般的數(shù)據(jù)和業(yè)務，則使用公有云進行存儲和處理。

表1 公有云和私有云的特點

安徽電網(wǎng)調控云對內承載著安徽電網(wǎng)主、配網(wǎng)調度控制核心業(yè)務，對外提供高性能計算和數(shù)據(jù)訪問服務。因此，安徽電網(wǎng)調控云的建設采用混合云方式，其中對內業(yè)務采用私有云，對外業(yè)務采用公有云。

2 調控云體系架構

調控云是基于云計算理念設計、面向主配電網(wǎng)調度控制及相關業(yè)務的云服務平臺，具有資源虛擬化、數(shù)據(jù)標準化和應用服務化的特點。

根據(jù)云計算提供的服務層級，云計算可分為3種服務模式：軟件即服務（software as a service, SaaS），平臺即服務（platform as a service, PaaS），基礎設施即服務（infrastructure as a service, IaaS），分別對應計算資源、平臺和應用軟件。這3種服務模式的特點見表2。

表2 IaaS、PaaS、SaaS的特點

調控云根據(jù)所服務的不同內外客戶和業(yè)務種類被劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)3個大區(qū)：

①調控云生產(chǎn)控制大區(qū)為主配電網(wǎng)調度控制的實時和準實時業(yè)務提供支撐，基礎設施采用物理設備，PasS層提供實時數(shù)據(jù)服務，SaaS層提供電網(wǎng)監(jiān)控與預警類、調度計劃類、安全校核類等軟件和應用；

②調控云管理信息大區(qū)主要為公司主配電網(wǎng)調度控制和運行管理業(yè)務提供支撐，基礎設施采用虛擬化技術，IaaS層提供虛擬機、容器、存儲池和網(wǎng)絡資源池服務，PaaS層主要提供模型數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)服務以及大數(shù)據(jù)平臺、應用軟件開發(fā)平臺和軟件商店，SaaS層提供電網(wǎng)模型、運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行可視化、地理信息導航、智能搜索、電網(wǎng)調控運行和管理等多種軟件和應用；

③調控云互聯(lián)網(wǎng)主要為發(fā)電企業(yè)、用電客戶和公眾提供信息公開、數(shù)據(jù)服務和電力市場業(yè)務等。

省級調度控制云的整體構架如圖1所示。根據(jù)《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》〔國家發(fā)展和改革委員會2014年第14號令〕要求，結合公有云和私有云業(yè)務應用需求，調度控制云的整體構架分為生產(chǎn)控制大區(qū)、信息管理大區(qū)的私有云和互聯(lián)網(wǎng)的公有云，其中生產(chǎn)控制大區(qū)私有云承擔安全級別最高的電網(wǎng)生產(chǎn)控制業(yè)務，信息管理大區(qū)私有云承擔電網(wǎng)信息化管理業(yè)務，互聯(lián)網(wǎng)公有云承擔面向大眾的電網(wǎng)服務業(yè)務，各區(qū)之間通過隔離裝置進行信息通信。

圖1 省級調控云總體架構

電網(wǎng)調度控制業(yè)務要求具有高可靠性，省級調控云應與調度控制系統(tǒng)類似，私有云部分采用雙節(jié)點建設模式實現(xiàn)高可用性和異地容災，公有云部分可購買云供應商提供的雙節(jié)點服務。

調控云私有部分多個節(jié)點之間采用業(yè)務雙活模式，使用域名系統(tǒng)（domain name system, DNS）實現(xiàn)全局負載均衡；互聯(lián)網(wǎng)部分由于不產(chǎn)生原生數(shù)據(jù)，因此只需要從管理信息大區(qū)同步數(shù)據(jù)即可。調控云雙節(jié)點建設模式如圖2所示。

圖2 調控云雙節(jié)點建設模式

為滿足調控云A、B節(jié)點間的數(shù)據(jù)高速同步和省級調控云、國網(wǎng)調控云的數(shù)據(jù)高速傳輸，需要分別在生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)進行資源高速同步網(wǎng)絡的建設，用于支撐調控云海量數(shù)據(jù)高速傳輸。資源高速同步網(wǎng)總體架構如圖3所示。

圖3 資源高速同步網(wǎng)總體架構

海量數(shù)據(jù)存儲技術一般是指采用全息存儲、專用軟件壓縮存儲大量海洋數(shù)據(jù)的方法，調度云全面采用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和國產(chǎn)軟件進行專門研制。云平臺管理技術主要依托于專門研制調度云平臺軟件，提供全面覆蓋全網(wǎng)模型服務、數(shù)據(jù)服務、多維分析、智能應用、全局搜索等各類應用。分布式并行計算技術主要采用多節(jié)點和微服務技術構建實現(xiàn)。

3 調控業(yè)務上云實踐

安徽省調從基礎設施優(yōu)化、數(shù)據(jù)中臺建設和創(chuàng)新型應用平臺3個不同層級，分別踐行了基礎設施上云、數(shù)據(jù)平臺上云、應用服務上云。

3.1 基礎設施上云

基礎設施上云主要在IaaS層完成，基于云計算技術，實現(xiàn)統(tǒng)一基礎設施管理，為用戶提供統(tǒng)一的計算、存儲、網(wǎng)絡環(huán)境，有效提升設備運行可靠性，提高資源利用效率，優(yōu)化應用部署環(huán)境。應用無需進行改變，只需要將運行的基礎設施更改為云平臺，即可實現(xiàn)上云。

在企業(yè)內部，安徽省調使用OpenStack平臺構建私有云IaaS層服務，有效利用計算、儲存、網(wǎng)絡等資源，構建統(tǒng)一資源池，實現(xiàn)物理機、虛擬機、容器、集中式存儲、分布式存儲、軟件定義網(wǎng)絡（software defined network, SDN）和網(wǎng)絡功能虛擬化等多種基礎設施資源的統(tǒng)一管理，提升設備運行可靠性，提高資源利用效率，降低管理維護成本；提供統(tǒng)一的計算、存儲和網(wǎng)絡資源，使得應用技術人員無需再去考慮傳統(tǒng)上復雜的硬件類型、存儲特性和復雜的網(wǎng)絡設置，便于進行應用的研發(fā)和部署。

通過云平臺IaaS層提供的服務，安徽省調有效提升了基礎設施管理水平、利用效率和應用部署效率，表3比較了云平臺提供的基礎設施和傳統(tǒng)的基礎設施?？梢姡破脚_的基礎設施具有明顯的優(yōu)點。

表3 傳統(tǒng)設備與云平臺基礎設施比較

安徽省調成功完成將調度早會、氣象預報等系統(tǒng)從傳統(tǒng)硬件向云平臺基礎設施的遷移工作，并依托云平臺提供的基礎設施，實現(xiàn)了配網(wǎng)圖模、煙氣分析、網(wǎng)源協(xié)調分析、保護定值校核等多套系統(tǒng)的上云，如圖4所示。

圖4 應用基礎設施上云

對外，安徽規(guī)劃積極利用公有云資源，利用強大的計算能力，進行大電網(wǎng)復雜計算，支撐電力市場運行，拓展業(yè)務范疇。

3.2 數(shù)據(jù)平臺上云

基礎設施上云相當于應用運行的環(huán)境將傳統(tǒng)硬件搬到了云平臺上，邏輯結構和內在關系并未發(fā)生任何變化。對于電力調度運行業(yè)務來說，更為重要的是通過上云構建數(shù)據(jù)中臺，打破業(yè)務和數(shù)據(jù)壁壘，有效整合數(shù)據(jù)，提升業(yè)務水平。因此，安徽省調開展了數(shù)據(jù)平臺上云工作，建設模型數(shù)據(jù)平臺、運行數(shù)據(jù)平臺和實時數(shù)據(jù)平臺，有效整合各個業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提升應用水平。

實施數(shù)據(jù)平臺上云PaaS層的第1步是根據(jù)“電力調度通用數(shù)據(jù)對象結構化設計”的要求，對電網(wǎng)廠站、設備及其他管理設施與公共信息進行統(tǒng)一建模。建模方式見表4。

建模時，改變傳統(tǒng)模型服務于應用的方式，而以按照與實際設備一致的方式建模，避免模型為適應不同業(yè)務而造成的碎片化，使得模型真正成為數(shù)據(jù)惟一的“身份證”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化。

在此基礎上，對調度各業(yè)務系統(tǒng)（如調度自動化主站系統(tǒng)、調度信息管理系統(tǒng)、電煤系統(tǒng)、水調系統(tǒng)等）進行適應性改造，增加業(yè)務系統(tǒng)模型與調控云模型的對照關系，梳理出以調控云為主軸的數(shù)據(jù)全景圖，發(fā)掘數(shù)據(jù)內在價值，以調控云為平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效整合上云，根據(jù)數(shù)據(jù)的時效性和用途分別建設運行數(shù)據(jù)平臺和實時數(shù)據(jù)平臺，挖掘數(shù)據(jù)價值，為業(yè)務提升提供數(shù)據(jù)支撐。調度數(shù)據(jù)平臺上云示意圖如圖5所示。

表4 調控業(yè)務建模對象表

圖5 調度數(shù)據(jù)平臺上云示意圖

3.3 應用服務上云

在基礎設施上云、數(shù)據(jù)平臺上云的基礎上，在SaaS層完成應用服務上云。通過規(guī)范云上應用的基礎架構、數(shù)據(jù)接口、服務接口、人機界面和應用管理，建設統(tǒng)一的云應用部署平臺，改變傳統(tǒng)各應用面向業(yè)務、各自為政的方式，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一界面、面向服務的云應用服務體系。

1）統(tǒng)一管理。即指各應用均需要在云應用部署平臺進行注冊，實現(xiàn)對其運行情況、占用資源、網(wǎng)絡環(huán)境、數(shù)據(jù)接口、運行環(huán)境等進行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)。即指各應用均需要按照數(shù)據(jù)平臺上云的要求，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)平臺提供的接口統(tǒng)一獲取數(shù)據(jù)，并將生成的數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)和“模型-數(shù)據(jù)”的關聯(lián)關系統(tǒng)一上云。

3）統(tǒng)一界面。改變以往各應用人機界面不統(tǒng)一，使用學習成本高的問題，制定統(tǒng)一的人機界面設計方案，確保上云應用的人機界面易用、美觀、高度統(tǒng)一，提升使用體驗。

4）面向服務?？偨Y提煉各業(yè)務應用中的通用功能模塊，將其獨立成為提供服務的應用，減少業(yè)務系統(tǒng)建設中的重復工作，提升應用服務能力，優(yōu)化應用架構，為構建統(tǒng)一業(yè)務應用體系提供支撐。

按照上述標準，安徽省調進行了應用服務上云工作，實現(xiàn)了模型、圖形、數(shù)據(jù)、人員、地理信息等多項應用服務化，實現(xiàn)新能源全時空消納、廠站基礎數(shù)據(jù)質量評估、自動電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage control, AVC）運行評價分析等多項應用上云。

4 結論

安徽省調積極研究云計算技術架構，結合安徽電網(wǎng)調度運行和管理實際，構建安徽電網(wǎng)調度控制云平臺；根據(jù)業(yè)務的特點和適應性，實施了基礎設施上云、數(shù)據(jù)平臺上云、應用服務上云等多層次的上云工作，實現(xiàn)了基礎設施的整合管理，數(shù)據(jù)資源整合提升和應用服務統(tǒng)一部署，有效提升調控業(yè)務信息化水平，在企業(yè)核心業(yè)務上云方面做出了突破性的探索。后續(xù)安徽省調還將繼續(xù)研究基于云平臺開展跨部門業(yè)務和公共服務，以及使用數(shù)據(jù)拓展業(yè)務范圍和業(yè)務能力，為電力物聯(lián)網(wǎng)建設和業(yè)務轉型提供多方面支撐。