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

電力調度控制中心作為電網公司的核心部門，涉及主配電網調度運行、監視和控制等核心業務。在當前交直流電網混合運行、分布式新能源快速發展、儲能設備快速發展和國網公司大力建設電力物聯網的形勢下，迫切需要提升數據的支撐能力，以實現縱向電網運行協同處置、橫向部門業務協作互通、對外服務能力有效提升。安徽省電網調度控制中心（簡稱安徽省調）開展了調控云建設，多種深度實現調控業務上云，有效整合現有數據資源和應用系統，實現業務提升。

1 混合云

云計算是一種基于網絡的計算方式，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，不必具有相應的專業知識，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專業知識的依賴。通過構建可網絡訪問的共享資源池，將業務靈活快速地部署，使服務被監控與計量。

根據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，企業出于安全性和可靠性的需求，建設私有云來處理核心數據和核心業務，而對于一般的數據和業務，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

安徽電網調控云對內承載著安徽電網主、配網調度控制核心業務，對外提供高性能計算和數據訪問服務。因此，安徽電網調控云的建設采用混合云方式，其中對內業務采用私有云，對外業務采用公有云。

2 調控云體系架構

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

根據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

調控云根據所服務的不同內外客戶和業務種類被劃分為生產控制大區、管理信息大區和互聯網3個大區：

①調控云生產控制大區為主配電網調度控制的實時和準實時業務提供支撐，基礎設施采用物理設備，PasS層提供實時數據服務，SaaS層提供電網監控與預警類、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主要為公司主配電網調度控制和運行管理業務提供支撐，基礎設施采用虛擬化技術，IaaS層提供虛擬機、容器、存儲池和網絡資源池服務，PaaS層主要提供模型數據、運行數據服務以及大數據平臺、應用軟件開發平臺和軟件商店，SaaS層提供電網模型、運行數據、電網運行可視化、地理信息導航、智能搜索、電網調控運行和管理等多種軟件和應用；

③調控云互聯網主要為發電企業、用電客戶和公眾提供信息公開、數據服務和電力市場業務等。

省級調度控制云的整體構架如圖1所示。根據《電力監控系統安全防護規定》〔國家發展和改革委員會2014年第14號令〕要求，結合公有云和私有云業務應用需求，調度控制云的整體構架分為生產控制大區、信息管理大區的私有云和互聯網的公有云，其中生產控制大區私有云承擔安全級別最高的電網生產控制業務，信息管理大區私有云承擔電網信息化管理業務，互聯網公有云承擔面向大眾的電網服務業務，各區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

電網調度控制業務要求具有高可靠性，省級調控云應與調度控制系統類似，私有云部分采用雙節點建設模式實現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點服務。

調控云私有部分多個節點之間采用業務雙活模式，使用域名系統（domain name system, DNS）實現全局負載均衡；互聯網部分由于不產生原生數據，因此只需要從管理信息大區同步數據即可。調控云雙節點建設模式如圖2所示。

圖2 調控云雙節點建設模式

為滿足調控云A、B節點間的數據高速同步和省級調控云、國網調控云的數據高速傳輸，需要分別在生產控制大區和管理信息大區進行資源高速同步網絡的建設，用于支撐調控云海量數據高速傳輸。資源高速同步網總體架構如圖3所示。

圖3 資源高速同步網總體架構

海量數據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據的方法，調度云全面采用國產數據庫和國產軟件進行專門研制。云平臺管理技術主要依托于專門研制調度云平臺軟件，提供全面覆蓋全網模型服務、數據服務、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點和微服務技術構建實現。

3 調控業務上云實踐

安徽省調從基礎設施優化、數據中臺建設和創新型應用平臺3個不同層級，分別踐行了基礎設施上云、數據平臺上云、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，實現統一基礎設施管理，為用戶提供統一的計算、存儲、網絡環境，有效提升設備運行可靠性，提高資源利用效率，優化應用部署環境。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，即可實現上云。

在企業內部，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、網絡等資源，構建統一資源池，實現物理機、虛擬機、容器、集中式存儲、分布式存儲、軟件定義網絡（software defined network, SDN）和網絡功能虛擬化等多種基礎設施資源的統一管理，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；提供統一的計算、存儲和網絡資源，使得應用技術人員無需再去考慮傳統上復雜的硬件類型、存儲特性和復雜的網絡設置，便于進行應用的研發和部署。

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的基礎設施。可見，云平臺的基礎設施具有明顯的優點。

表3 傳統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、氣象預報等系統從傳統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，實現了配網圖模、煙氣分析、網源協調分析、保護定值校核等多套系統的上云，如圖4所示。

圖4 應用基礎設施上云

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

3.2 數據平臺上云

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

實施數據平臺上云PaaS層的第1步是根據“電力調度通用數據對象結構化設計”的要求，對電網廠站、設備及其他管理設施與公共信息進行統一建模。建模方式見表4。

建模時，改變傳統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務而造成的碎片化，使得模型真正成為數據惟一的“身份證”，實現數據標準化。

在此基礎上，對調度各業務系統（如調度自動化主站系統、調度信息管理系統、電煤系統、水調系統等）進行適應性改造，增加業務系統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據全景圖，發掘數據內在價值，以調控云為平臺實現數據有效整合上云，根據數據的時效性和用途分別建設運行數據平臺和實時數據平臺，挖掘數據價值，為業務提升提供數據支撐。調度數據平臺上云示意圖如圖5所示。

表4 調控業務建模對象表

圖5 調度數據平臺上云示意圖

3.3 應用服務上云

在基礎設施上云、數據平臺上云的基礎上，在SaaS層完成應用服務上云。通過規范云上應用的基礎架構、數據接口、服務接口、人機界面和應用管理，建設統一的云應用部署平臺，改變傳統各應用面向業務、各自為政的方式，實現統一管理、統一數據、統一界面、面向服務的云應用服務體系。

1）統一管理。即指各應用均需要在云應用部署平臺進行注冊，實現對其運行情況、占用資源、網絡環境、數據接口、運行環境等進行統一管理和監控。

2）統一數據。即指各應用均需要按照數據平臺上云的要求，實現從數據平臺提供的接口統一獲取數據，并將生成的數據及其數據和“模型-數據”的關聯關系統一上云。

3）統一界面。改變以往各應用人機界面不統一，使用學習成本高的問題，制定統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、高度統一，提升使用體驗。

4）面向服務。總結提煉各業務應用中的通用功能模塊，將其獨立成為提供服務的應用，減少業務系統建設中的重復工作，提升應用服務能力，優化應用架構，為構建統一業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，實現了模型、圖形、數據、人員、地理信息等多項應用服務化，實現新能源全時空消納、廠站基礎數據質量評估、自動電壓控制系統（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，結合安徽電網調度運行和管理實際，構建安徽電網調度控制云平臺；根據業務的特點和適應性，實施了基礎設施上云、數據平臺上云、應用服務上云等多層次的上云工作，實現了基礎設施的整合管理，數據資源整合提升和應用服務統一部署，有效提升調控業務信息化水平，在企業核心業務上云方面做出了突破性的探索。后續安徽省調還將繼續研究基于云平臺開展跨部門業務和公共服務，以及使用數據拓展業務范圍和業務能力，為電力物聯網建設和業務轉型提供多方面支撐。