近年來(lái)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，市場(chǎng)化改革日益深入，新能源技術(shù)不斷涌現(xiàn)和革新，使得電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及系統(tǒng)控制等變得越來(lái)越困難。為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)早在2001年提出了智能電網(wǎng)的概念，隨后，歐洲成立“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”，將智能電網(wǎng)上升到戰(zhàn)略地位展開(kāi)研究。在國(guó)內(nèi)，國(guó)家電網(wǎng)公司確立了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，提出了以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)。依靠計(jì)算機(jī)、通信和控制等技術(shù)構(gòu)建各種信息平臺(tái)是國(guó)家電網(wǎng)所提出的“四化”堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要手段。隨著分布式處理、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算和效用計(jì)算的發(fā)展，云計(jì)算為智能電網(wǎng)下的數(shù)據(jù)規(guī)模海量信息處理、分析、存儲(chǔ)、管理與計(jì)算平臺(tái)提供了新的解決思路。

　　1、云計(jì)算概述

　　目前，對(duì)于云計(jì)算并沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的定義，但根據(jù)文獻(xiàn)的解釋?zhuān)�云�?jì)算是在因特網(wǎng)環(huán)境下的一種分布式計(jì)算模式，它強(qiáng)調(diào)面向服務(wù)（SOA）的概念和“數(shù)據(jù)中心”的架設(shè)，通過(guò)虛擬化技術(shù)，向用戶(hù)提供各種服務(wù)，并實(shí)行“按需供給，按需付費(fèi)”的思想，以比傳統(tǒng)分布式計(jì)算更加經(jīng)濟(jì)的方式提供服務(wù)。計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，云計(jì)算可向用戶(hù)提供３個(gè)層面的服務(wù)，即“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）” 、“平臺(tái)即服務(wù)（PaaS ）” ，以及“軟件即服務(wù)（SaaS）”。

　　在國(guó)內(nèi)的電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)界，已經(jīng)開(kāi)展了多種信息平臺(tái)建設(shè)方案，包括國(guó)家電網(wǎng)公司的SG１８６與國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)資源計(jì)劃（SG‐ERP）、南方電網(wǎng)公司的基于SOA的企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)、華東電網(wǎng)企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)等。在IT 產(chǎn)業(yè)界，包括Google 、MicroSoft 、IBM等在內(nèi)的許多行業(yè)大企業(yè)投身于云計(jì)算的研究與實(shí)踐，并推出了一系列的云計(jì)算平臺(tái)，包括Amazon Elastic Compute Cloud、Google App Engine、Sun Grid、Aneka等。在學(xué)術(shù)界，也有研究者開(kāi)始探討云計(jì)算技術(shù)在科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算中的應(yīng)用前景。

　　2、智能電網(wǎng)下的信息平臺(tái)

　　2.1 智能電網(wǎng)對(duì)信息平臺(tái)的要求

　　根據(jù)文獻(xiàn)的闡釋?zhuān)�精確、快速、開(kāi)放、共享的信息系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的最大區(qū)別所在。智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略思想對(duì)信息平臺(tái)的建設(shè)提出了以下三方面的更高要求：

　　（１）貫通智能電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度６個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)信息的全面采集、流暢傳輸和高效處理，支撐電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度一體化。

　�。ǎ玻┙�立信息共享透明、集成規(guī)范、功能強(qiáng)大的業(yè)務(wù)協(xié)同和互操作平臺(tái)。

　�。ǎ常└咝У暮Ａ啃畔⒌目煽看鎯�(chǔ)與管理，充分挖掘信息的潛在價(jià)值，提升智能電網(wǎng)的分析和決策支持水平。由上所述，建立安全、穩(wěn)定、靈活的大規(guī)模海量信息處理與計(jì)算平臺(tái)是推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展與建設(shè)的關(guān)鍵所在。而作為分布式處理、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算和效用計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展，近年來(lái)云計(jì)算概念的提出為此問(wèn)題提供了一個(gè)嶄新的解決思路。

　　2.2 云計(jì)算在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　近年來(lái)，部分學(xué)者開(kāi)始對(duì)云計(jì)算技術(shù)與智能電網(wǎng)相結(jié)合的可能性進(jìn)行研究。采用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息平臺(tái)，可以在現(xiàn)有電力設(shè)備基本不變的情況下，充分整合中國(guó)電力系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)算處理與存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)全部業(yè)務(wù)信息的可靠存儲(chǔ)與管理，具有成本低、可靠性高、易擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，極大提高了電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與交互能力，為智能電網(wǎng)信息平臺(tái)的建設(shè)提供了全新的解決技術(shù)。根據(jù)目前的研究，云計(jì)算在智能電網(wǎng)信息平臺(tái)中的研究及應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下３個(gè)方面：

　　（１）異構(gòu)資源的集成與管理。在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，存在多種應(yīng)用系統(tǒng)和不同的應(yīng)用平臺(tái)，由于其應(yīng)用的不同以及軟硬件提供商、開(kāi)發(fā)商不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源分散，并呈明顯的異構(gòu)性，很難實(shí)現(xiàn)共享。云計(jì)算利用虛擬化技術(shù)使不同的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用等資源抽象成服務(wù)形式，屏蔽其各自差異統(tǒng)一對(duì)外提供服務(wù)。另外，通過(guò)云計(jì)算的平臺(tái)管理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器協(xié)同工作。

　�。ǎ玻┖Ａ繑�(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)與管理。使用分布式存儲(chǔ)方式，云計(jì)算可以在智能電網(wǎng)中高效存儲(chǔ)海量級(jí)別的數(shù)據(jù)，并能保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可靠性。采用BigTable等技術(shù)，云計(jì)算可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析、處理以及高效管理。

　�。ǎ常┛焖俚碾娏ο到y(tǒng)并行計(jì)算與分析。云計(jì)算具有高性能的并行處理及運(yùn)行能力，可為智能電網(wǎng)高效計(jì)算與分析提供有效保證。

　　3、智能電網(wǎng)下云計(jì)算研究?jī)?nèi)容探析

　　對(duì)云計(jì)算技術(shù)的研究，特別是云計(jì)算技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究尚處于探索階段。除了云計(jì)算平臺(tái)中需要解決的異構(gòu)資源集成優(yōu)化、資源虛擬化、云計(jì)算服務(wù)架構(gòu)選擇等基本關(guān)鍵問(wèn)題之外，對(duì)于智能電網(wǎng)的要求與特點(diǎn)，還需要重點(diǎn)考慮，同時(shí)要研究智能電網(wǎng)云端的調(diào)度和自愈性問(wèn)題。

　　3.1 智能電網(wǎng)云端的任務(wù)調(diào)度

　　電力系統(tǒng)中常常有大量的計(jì)算任務(wù)，這些計(jì)算任務(wù)本身需要強(qiáng)大的計(jì)算能力，并且要求能得到及時(shí)反應(yīng)，具有實(shí)時(shí)性。智能電網(wǎng)提出后，這種對(duì)實(shí)時(shí)計(jì)算資源的要求與依賴(lài)必然會(huì)進(jìn)一步提高。引入云計(jì)算技術(shù)，用戶(hù)在虛擬的平臺(tái)上設(shè)計(jì)與提交計(jì)算任務(wù)，云計(jì)算平臺(tái)將按照一定的算法與規(guī)則按需為計(jì)算任務(wù)分配計(jì)算資源。因此，任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)是云計(jì)算平臺(tái)中的重要組成部分，它要根據(jù)任務(wù)的信息采用適當(dāng)?shù)牟呗园巡煌�的任�?wù)分配到不同的資源節(jié)點(diǎn)上去運(yùn)行。由于云計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施具有異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，這就對(duì)網(wǎng)格的任務(wù)分配策略提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，不好的任務(wù)分配策略勢(shì)必會(huì)增加任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，降低整個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)的吞吐量。針對(duì)智能電網(wǎng)中不同類(lèi)別的任務(wù)調(diào)度，如何高效地分配利用分布式資源，尚需要一些有效的調(diào)度算法。

　　近年來(lái)，啟發(fā)式智能算法成為任務(wù)調(diào)度問(wèn)題的一個(gè)主要研究方向，經(jīng)典啟發(fā)式算法主要包括Min-min算法、Sufferage 算法、遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）和模擬退火（Simu-lated Annealing ，SA）算法。其中，GA算法、SA算法的復(fù)雜度較高，Min-min算法以最快的速度減少調(diào)度隊(duì)列中的作業(yè)，盡量縮短所有作業(yè)的完成時(shí)間，但Min‐min算法會(huì)使系統(tǒng)負(fù)載不均衡，并導(dǎo)致makespan較大。Sufferage算法具有較好的綜合性能，其makespan較小且系統(tǒng)負(fù)載均衡，但它沒(méi)有考慮任務(wù)的QoS需求，且會(huì)出現(xiàn)任務(wù)被多次分配的情況。

　　同時(shí)，用經(jīng)濟(jì)模型來(lái)刻畫(huà)資源的供求關(guān)系也逐漸得到廣泛的利用。澳大利亞的Buyya在計(jì)算經(jīng)濟(jì)體系結(jié)構(gòu)（Grid Architecture of Computational Economy）下提出了一種DBC（Deadline and Budget Constrained）調(diào)度算法。與傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法不同，在該算法中，任務(wù)的計(jì)算費(fèi)用也作為一個(gè)重要的QoS參數(shù)被考慮進(jìn)來(lái)，并根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)分為時(shí)間最優(yōu)化、費(fèi)用最優(yōu)化和保守時(shí)間最優(yōu)化等，分別以任務(wù)的計(jì)算時(shí)間和計(jì)算費(fèi)用作為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

　　但是以上算法均是基于離線(xiàn)的信任管理模式，都是一次分配完畢便對(duì)任務(wù)進(jìn)行固定的調(diào)度，不能順應(yīng)云計(jì)算環(huán)境中計(jì)算任務(wù)和異構(gòu)環(huán)境變化的特性，也不能解決網(wǎng)絡(luò)欺詐等問(wèn)題。在面向智能電網(wǎng)的云計(jì)算平臺(tái)中，云端所要調(diào)度的任務(wù)環(huán)境是面向整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)甚至是公有網(wǎng)絡(luò)。因此，為適應(yīng)智能電網(wǎng)信息平臺(tái)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性以及安全性要求，需要結(jié)合已有的各種研究成果，分析各種調(diào)度算法的優(yōu)點(diǎn)與不足，研究動(dòng)態(tài)的、面向智能電網(wǎng)的任務(wù)調(diào)度算法。

　　3.2 智能電網(wǎng)云的自愈性

　　智能電網(wǎng)是為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保要求而提出的未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展方向，是實(shí)施可持續(xù)供電戰(zhàn)略的重要保障，具有融合、優(yōu)化、分布、協(xié)調(diào)、互動(dòng)、自愈等特征。其中，自愈是智能電網(wǎng)的標(biāo)志性特征，目的是通過(guò)快速仿真決策、協(xié)調(diào)/自適應(yīng)控制和分布能源集成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)行為、應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)可能發(fā)生的各種事件組合、防止大面積停電，并快速?gòu)木o急狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，因此，有文獻(xiàn)將智能電網(wǎng)稱(chēng)為自愈電網(wǎng)。

　　目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都在積極探討具有自愈能力的電網(wǎng)架構(gòu)。有學(xué)者將電網(wǎng)的自愈劃分為兩個(gè)層面：一是元件層，二是系統(tǒng)層。元件層即電力網(wǎng)絡(luò)的一、二次元件，如一次元件有斷路器、變壓器、FACTS裝置等；二次元件有各類(lèi)保護(hù)和自動(dòng)裝置等。元件層的自愈主要是針對(duì)某個(gè)局部設(shè)備的修復(fù)或替換。系統(tǒng)層則是針對(duì)系統(tǒng)中的故障進(jìn)行自行隔離并自動(dòng)完成不中斷輸電和供電的功能，它基于全系統(tǒng)的信息，以全系統(tǒng)能最大限度保證正常運(yùn)行為目標(biāo)并涉及對(duì)多個(gè)元件的處理。新的研究?jī)?nèi)容電力云是面向智能電網(wǎng)的，因此也應(yīng)充分保證服務(wù)平臺(tái)的自愈性，保證在系統(tǒng)受到惡意攻擊或者網(wǎng)絡(luò)、基本設(shè)施出錯(cuò)失效時(shí)，依然能最大限度地保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行�，F(xiàn)有研究大部分集中在元件層或者對(duì)元件的直接控制上，而電力云最重要的意義在于利用分布式資源來(lái)完成大量復(fù)雜的電力系統(tǒng)計(jì)算任務(wù)。在電力云中造成系統(tǒng)內(nèi)部出錯(cuò)的原因主要集中在網(wǎng)絡(luò)故障、網(wǎng)絡(luò)攻擊和資源的臨時(shí)失效，這些錯(cuò)誤都是可以恢復(fù)并且通過(guò)自愈機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)“透明化”的，因此與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)有所不同，而現(xiàn)有的自愈機(jī)制又無(wú)法直接應(yīng)用。為此，研究一種面向智能電網(wǎng)云的自愈機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)算的智能電網(wǎng)信息平臺(tái)的自愈性，主要通過(guò)兩種手段，一是出錯(cuò)檢測(cè)，二是出錯(cuò)之后的補(bǔ)償算法，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的熱交換，保證計(jì)算任務(wù)的順利執(zhí)行。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　云計(jì)算是近年來(lái)的一項(xiàng)新興發(fā)展技術(shù)，它能有效實(shí)現(xiàn)高性能的分布式計(jì)算。通過(guò)對(duì)大量異構(gòu)分布式計(jì)算資源的集成，云計(jì)算具有超強(qiáng)的并行計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，并具有良好的可擴(kuò)展性、高可靠性和高度自動(dòng)化、虛擬化等優(yōu)點(diǎn)。目前，云計(jì)算的發(fā)展還處于起步階段，智能電網(wǎng)下構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)也處于研究的探索階段，諸多內(nèi)容有待深入研究。采用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息平臺(tái)，可以在現(xiàn)有電力設(shè)備基本不變的情況下，充分整合中國(guó)電力系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)算處理與存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)全部業(yè)務(wù)信息的可靠存儲(chǔ)與管理，具有成本低、可靠性高、易擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，極大提高了電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與交互能力，為智能電網(wǎng)信息平臺(tái)的建設(shè)提供了全新的技術(shù)手段。

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本文標(biāo)題：智能電網(wǎng)中的云計(jì)算平臺(tái)研究

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