1983年，太陽計算機系統（中國）有限公司提出“網路是計算機”的概念。2006年7月，亞馬遜釋出S3（simple storage service）和EC2（elastic compute cloud），使雲計算的概念得到廣泛傳播。當今，雲計算已經成為支撐網際網路執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、資訊化和智慧化的水平。
電力排程控制中心作為電網公司的核心部門，涉及主配電網排程執行、監視和控制等核心業務。在當前交直流電網混合執行、分散式新能源快速發展、儲能裝置快速發展和國網公司大力建設電力物聯網的形勢下，迫切需要提升資料的支撐能力，以實現縱向電網執行協同處置、橫向部門業務協作互通、對外服務能力有效提升。安徽省電網排程控制中心（簡稱安徽省調）開展了調控雲建設，多種深度實現調控業務上雲，有效整合現有資料資源和應用系統，實現業務提升。
1 混合雲雲計算是一種基於網路的計算方式，透過這種方式，共享的軟硬體資源和資訊可以按需求提供給計算機終端和其他裝置。雲計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端-伺服器的大轉變之後的又一種鉅變。使用者不再需要了解雲中基礎設施的細節，不必具有相應的專業知識，也無需直接進行控制。
透過採用雲計算技術，有效降低了使用者對IT專業知識的依賴。透過構建可網路訪問的共享資源池，將業務靈活快速地部署，使服務被監控與計量。
根據雲計算使用的資源劃分，雲計算可以分為公有云、私有云和混合雲。公有云通常指第三方提供的雲，一般可透過因特網使用。私有云是使用者單獨使用而構建的雲，所有資源只能由該使用者使用。公有云和私有云的特點見表1。
混合雲是公有云和私有云兩種方式的結合形式。一般來說，企業出於安全性和可靠性的需求，建設私有云來處理核心資料和核心業務，而對於一般的資料和業務，則使用公有云進行儲存和處理。
表1 公有云和私有云的特點
安徽電網調控雲對內承載著安徽電網主、配網排程控制核心業務，對外提供高效能計算和資料訪問服務。因此，安徽電網調控雲的建設採用混合雲方式，其中對內業務採用私有云，對外業務採用公有云。
2 調控雲體系架構調控雲是基於雲計算理念設計、面向主配電網排程控制及相關業務的雲服務平臺，具有資源虛擬化、資料標準化和應用服務化的特點。
根據雲計算提供的服務層級，雲計算可分為3種服務模式：軟體即服務（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、平臺和應用軟體。這3種服務模式的特點見表2。
表2 IaaS、PaaS、SaaS的特點
調控雲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、管理資訊大區和網際網路3個大區：
①調控雲生產控制大區為主配電網排程控制的實時和準實時業務提供支撐，基礎設施採用物理裝置，PasS層提供實時資料服務，SaaS層提供電網監控與預警類、排程計劃類、安全校核類等軟體和應用；
②調控雲管理資訊大區主要為公司主配電網排程控制和執行管理業務提供支撐，基礎設施採用虛擬化技術，IaaS層提供虛擬機器、容器、儲存池和網路資源池服務，PaaS層主要提供模型資料、執行資料服務以及大資料平臺、應用軟體開發平臺和軟體商店，SaaS層提供電網模型、執行資料、電網執行視覺化、地理資訊導航、智慧搜尋、電網調控執行和管理等多種軟體和應用；
省級排程控制雲的整體構架如圖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，排程控制雲的整體構架分為生產控制大區、資訊管理大區的私有云和網際網路的公有云，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，資訊管理大區私有云承擔電網資訊化管理業務，網際網路公有云承擔面向大眾的電網服務業務，各區之間透過隔離裝置進行資訊通訊。
圖1 省級調控雲總體架構
電網排程控制業務要求具有高可靠性，省級調控雲應與排程控制系統類似，私有云部分採用雙節點建設模式實現高可用性和異地容災，公有云部分可購買雲供應商提供的雙節點服務。
調控雲私有部分多個節點之間採用業務雙活模式，使用域名系統（domain name system, DNS）實現全域性負載均衡；網際網路部分由於不產生原生資料，因此只需要從管理資訊大區同步資料即可。調控雲雙節點建設模式如圖2所示。
圖2 調控雲雙節點建設模式
為滿足調控雲A、B節點間的資料高速同步和省級調控雲、國網調控雲的資料高速傳輸，需要分別在生產控制大區和管理資訊大區進行資源高速同步網路的建設，用於支撐調控雲海量資料高速傳輸。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
海量資料儲存技術一般是指採用全息儲存、專用軟體壓縮儲存大量海洋資料的方法，排程雲全面採用國產資料庫和國產軟體進行專門研製。雲平臺管理技術主要依託於專門研製排程雲平臺軟體，提供全面覆蓋全網模型服務、資料服務、多維分析、智慧應用、全域性搜尋等各類應用。分散式平行計算技術主要採用多節點和微服務技術構建實現。
3 調控業務上雲實踐安徽省調從基礎設施最佳化、資料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雲、資料平臺上雲、應用服務上雲。
3.1 基礎設施上雲
基礎設施上雲主要在IaaS層完成，基於雲計算技術，實現統一基礎設施管理，為使用者提供統一的計算、儲存、網路環境，有效提升裝置執行可靠性，提高資源利用效率，最佳化應用部署環境。應用無需進行改變，只需要將執行的基礎設施更改為雲平臺，即可實現上雲。
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、網路等資源，構建統一資源池，實現物理機、虛擬機器、容器、集中式儲存、分散式儲存、軟體定義網路（software defined network, SDN）和網路功能虛擬化等多種基礎設施資源的統一管理，提升裝置執行可靠性，提高資源利用效率，降低管理維護成本；提供統一的計算、儲存和網路資源，使得應用技術人員無需再去考慮傳統上覆雜的硬體型別、儲存特性和複雜的網路設定，便於進行應用的研發和部署。
透過雲平臺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比較了雲平臺提供的基礎設施和傳統的基礎設施。可見，雲平臺的基礎設施具有明顯的優點。
表3 傳統裝置與雲平臺基礎設施比較
安徽省調成功完成將排程早會、氣象預報等系統從傳統硬體向雲平臺基礎設施的遷移工作，並依託雲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雲，如圖4所示。
圖4 應用基礎設施上雲
對外，安徽規劃積極利用公有云資源，利用強大的計算能力，進行大電網複雜計算，支撐電力市場執行，拓展業務範疇。
3.2 資料平臺上雲
基礎設施上雲相當於應用執行的環境將傳統硬體搬到了雲平臺上，邏輯結構和內在關係並未發生任何變化。對於電力排程執行業務來說，更為重要的是透過上雲構建資料中臺，打破業務和資料壁壘，有效整合資料，提升業務水平。因此，安徽省調開展了資料平臺上雲工作，建設模型資料平臺、執行資料平臺和實時資料平臺，有效整合各個業務系統資料，提升應用水平。
實施資料平臺上雲PaaS層的第1步是根據“電力排程通用資料物件結構化設計”的要求，對電網廠站、裝置及其他管理設施與公共資訊進行統一建模。建模方式見表4。
建模時，改變傳統模型服務於應用的方式，而以按照與實際裝置一致的方式建模，避免模型為適應不同業務而造成的碎片化，使得模型真正成為資料惟一的“身份證”，實現資料標準化。
在此基礎上，對排程各業務系統（如排程自動化主站系統、排程資訊管理系統、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雲模型的對照關係，梳理出以調控云為主軸的資料全景圖，發掘資料內在價值，以調控云為平臺實現資料有效整合上雲，根據資料的時效性和用途分別建設執行資料平臺和實時資料平臺，挖掘資料價值，為業務提升提供資料支撐。排程資料平臺上雲示意圖如圖5所示。
表4 調控業務建模物件表
圖5 排程資料平臺上雲示意圖
3.3 應用服務上雲
在基礎設施上雲、資料平臺上雲的基礎上，在SaaS層完成應用服務上雲。透過規範雲上應用的基礎架構、資料介面、服務介面、人機介面和應用管理，建設統一的雲應用部署平臺，改變傳統各應用面向業務、各自為政的方式，實現統一管理、統一資料、統一介面、面向服務的雲應用服務體系。
1）統一管理。即指各應用均需要在雲應用部署平臺進行註冊，實現對其執行情況、佔用資源、網路環境、資料介面、執行環境等進行統一管理和監控。
2）統一資料。即指各應用均需要按照資料平臺上雲的要求，實現從資料平臺提供的介面統一獲取資料，並將生成的資料及其資料和“模型-資料”的關聯關係統一上雲。
3）統一介面。改變以往各應用人機介面不統一，使用學習成本高的問題，制定統一的人機介面設計方案，確保上雲應用的人機介面易用、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組，將其獨立成為提供服務的應用，減少業務系統建設中的重複工作，提升應用服務能力，最佳化應用架構，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雲工作，實現了模型、圖形、資料、人員、地理資訊等多項應用服務化，實現新能源全時空消納、廠站基礎資料質量評估、自動電壓控制系統（automatic voltage control, AVC）執行評價分析等多項應用上雲。
4 結論安徽省調積極研究雲計算技術架構，結合安徽電網排程執行和管理實際，構建安徽電網排程控制雲平臺；根據業務的特點和適應性，實施了基礎設施上雲、資料平臺上雲、應用服務上雲等多層次的上雲工作，實現了基礎設施的整合管理，資料資源整合提升和應用服務統一部署，有效提升調控業務資訊化水平，在企業核心業務上雲方面做出了突破性的探索。後續安徽省調還將繼續研究基於雲平臺開展跨部門業務和公共服務，以及使用資料拓展業務範圍和業務能力，為電力物聯網建設和業務轉型提供多方面支撐。