區(qū)域重點(diǎn)耗能企業(yè)電力系統(tǒng)云計(jì)算平臺(tái)的設(shè)計(jì)

王鋅桐+王曉波+黃健

摘 要：基于互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的區(qū)域重點(diǎn)耗能企業(yè)能耗平臺(tái)是以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，以耗能個(gè)體為監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)又結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、整合區(qū)域內(nèi)的所有重點(diǎn)耗能企業(yè)進(jìn)行跟蹤。實(shí)現(xiàn)以信息化推動(dòng)工業(yè)節(jié)電；依靠信息技術(shù)，提高企業(yè)生產(chǎn)用電管理效率。

關(guān)鍵詞：耗能企業(yè)；云計(jì)算；平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、云計(jì)算的概念和特點(diǎn)

隨著因特網(wǎng)發(fā)展，處理器和存儲(chǔ)設(shè)備產(chǎn)品的功能也在增強(qiáng)，售價(jià)也在逐漸降低，而數(shù)據(jù)中心擁有大量的計(jì)算機(jī)，具有以高速的邏輯處理能力為廣大客戶(hù)處理復(fù)雜的能力。在技術(shù)上，分布式計(jì)算也在逐步成熟，且得到了廣泛應(yīng)用，尤其是網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把分布在不同地點(diǎn)的資源連接起來(lái)，使它成為一個(gè)整體，讓人們可以使用分散于不同地理位置的資源，來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、難以處理計(jì)算和數(shù)據(jù)分析的任務(wù)。計(jì)算能力和資源利用效率、資源的集中化和技術(shù)的進(jìn)步使得云計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。

云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源上，使用者可以按需獲得信息存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)處理能力以及信息服務(wù)，通常把資源池叫作“云”，“云”是虛擬資源，可以自我修護(hù)和管理，在形式上，一般是大中型計(jì)算機(jī)服務(wù)器群，又包含計(jì)算機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和因特網(wǎng)資源等。使用者可以按照需求申請(qǐng)其中少量資源，為自己的應(yīng)用程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)而服務(wù)，而不需要考慮細(xì)節(jié)問(wèn)題，這樣做的直接好處就是，使用者只用考慮自己的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，而提高工作效率、降低設(shè)備成本和降低人工成本，有更多的時(shí)間和資金投入在技術(shù)創(chuàng)新上。

二、云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀

云計(jì)算是由許多技術(shù)結(jié)合，共同發(fā)展的一種綜合形式，它的成熟性好，同時(shí)還有著名公司致力投入，使其發(fā)展非常迅速。Amazon使用Elasticcloudcomputing和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和計(jì)算服務(wù)。收費(fèi)的內(nèi)容包含處理器資源、存儲(chǔ)服務(wù)器、租金寬帶和網(wǎng)絡(luò)資源。世界上使用云計(jì)算的最大者是谷歌，世界上超過(guò)200個(gè)國(guó)家和地區(qū)、超百萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器為谷歌搜索提供了基礎(chǔ)，并且設(shè)備量還在逐步增長(zhǎng)。中國(guó)的云計(jì)算服務(wù)處于起步階段，整體規(guī)模不大，但云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備具有一定的基礎(chǔ)。IT公司是現(xiàn)階段重要的云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)商，IaaS+PaaS形式是目前我國(guó)云計(jì)算服務(wù)形式。

三、云計(jì)算在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

我國(guó)GDP近年來(lái)發(fā)展迅速，用電量也日益增長(zhǎng)，電力需求的增長(zhǎng)明顯高于發(fā)電和供電的發(fā)展速度，加強(qiáng)電源需求端管理非常重要，供電企業(yè)引導(dǎo)終端用戶(hù)優(yōu)化電力形式、提高電力使用效率、降低電力管理成本和將會(huì)非常重要。即使當(dāng)電力供需矛盾緩和后，需求側(cè)管理工作仍很重要，因?yàn)檫€要繼續(xù)編制電網(wǎng)與電源的發(fā)展計(jì)劃，使電網(wǎng)不再缺電，還要經(jīng)常分析售電側(cè)市場(chǎng)的空間，制定發(fā)展電力市場(chǎng)的策略，因此需求側(cè)管理是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。

但是隨著近來(lái)經(jīng)濟(jì)增速下降，電網(wǎng)企業(yè)售電量增速也會(huì)出現(xiàn)下降；電力體制改革加快推進(jìn)，電網(wǎng)單純依靠購(gòu)銷(xiāo)差價(jià)的盈利模式難以為繼。以客戶(hù)為中心、為客戶(hù)提供電能服務(wù)等增值服務(wù)，將是未來(lái)電網(wǎng)企業(yè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

下面提出一種典型電力系統(tǒng)云計(jì)算平臺(tái)的基本設(shè)計(jì)思路和功能。

能耗監(jiān)測(cè)、分析與輔助決策系統(tǒng)平臺(tái)，基本內(nèi)容包括負(fù)荷管理、能效管理、有序用電，既為電網(wǎng)公司又為用電企業(yè)提供服務(wù)。

由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制中心人機(jī)界面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、專(zhuān)家診斷分析評(píng)估系統(tǒng)、歷史記錄信息查詢(xún)、數(shù)據(jù)設(shè)置工具、WEB能效管理信息發(fā)布系統(tǒng)組成。

整個(gè)系統(tǒng)分為3層：能效數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層、中心管理層。

數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)對(duì)各種能耗設(shè)備點(diǎn)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括傳感器，控制器，能耗參數(shù)分別為電流I，電壓U，4個(gè)象限的功率，功率因數(shù)，用電量，電能質(zhì)量等參數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層是通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、無(wú)線微波等多種通信方式將現(xiàn)場(chǎng)采集到能耗參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。

中心管理層包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、路由器和其他設(shè)備組件，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合和輔助分析決策系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是收集有關(guān)電力用戶(hù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括頻率f、相位、電流i、電壓u、有功功率p、無(wú)功功率q、功率因數(shù)、諧波含量等模擬量和設(shè)備功率狀態(tài)字。根據(jù)收集的信息，一方面實(shí)時(shí)優(yōu)化，另一方面，通過(guò)通信子系統(tǒng)將收集的信息實(shí)時(shí)優(yōu)化到電力系統(tǒng)控制中心。同時(shí)執(zhí)行來(lái)自總控中心的智能用電命令。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層具有如下主要功能：通信系統(tǒng)接收用戶(hù)信息收集和控制子系統(tǒng)發(fā)送的參數(shù)和狀態(tài)信息，并將之封裝成特定格式的數(shù)據(jù)包，發(fā)送到區(qū)域電力監(jiān)控中心，并從區(qū)域電力監(jiān)控中心接收決策和控制信息包，控制數(shù)據(jù)到需求側(cè)的集成信息收集和控制子系統(tǒng)用于遠(yuǎn)程控制。

中央管理層的主要方法，即信息管理和智能決策子系統(tǒng)的主要功能有：第一要收集行業(yè)電力用戶(hù)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)軟件的智能決策，得到不同行業(yè)用戶(hù)的不同種類(lèi)的用電方案，借助先進(jìn)的通信手段，系統(tǒng)向電力終端用戶(hù)也可以下發(fā)控制命令。

智能決策系統(tǒng)和信息管理部分包括：集成電力信息倉(cāng)庫(kù)、綜合信息處理、用戶(hù)信息數(shù)據(jù)挖掘、電力分析和智能決策、數(shù)據(jù)報(bào)告、歷史報(bào)告等主要功能。

能耗監(jiān)測(cè)、分析和決策支持系統(tǒng)在數(shù)據(jù)表和圖表中提供數(shù)據(jù)比較和分析的功能，通過(guò)設(shè)備和設(shè)備、在組和組之間進(jìn)行橫向比較，或周和周、月和月之間進(jìn)行的垂直比較，以識(shí)別能源消耗過(guò)程中的損耗和隱藏的危險(xiǎn)。通過(guò)向用戶(hù)提供各種統(tǒng)計(jì)報(bào)告，建立企業(yè)能耗設(shè)備評(píng)價(jià)系統(tǒng)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)能耗評(píng)估管理系統(tǒng)，優(yōu)化企業(yè)的能源消耗，使員工從過(guò)去的被動(dòng)節(jié)能觀念轉(zhuǎn)向主動(dòng)節(jié)能，以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

四、電力云計(jì)算應(yīng)用的戰(zhàn)略與方法

建立電力系統(tǒng)的云計(jì)算平臺(tái)，將是一個(gè)長(zhǎng)期持久的過(guò)程，能夠合理完成智能電網(wǎng)的建設(shè)和形成，對(duì)智能電網(wǎng)是穩(wěn)定和強(qiáng)有力的支持。

首先，需要從軟件基礎(chǔ)設(shè)施層對(duì)資源進(jìn)行分析和評(píng)估、整合資源，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署，增強(qiáng)資源整合和利用；建立智能化資源分析，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)調(diào)度；建設(shè)基于智能電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境的云計(jì)算平臺(tái)。

基于電網(wǎng)云計(jì)算系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)方案，可以在試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行驗(yàn)證和校正。完成試點(diǎn)后，省網(wǎng)公司可以明確要求項(xiàng)目建設(shè)，并在典型設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步要求反饋，豐富施工方案。在網(wǎng)省公司有具體的需求的基礎(chǔ)上，在最小數(shù)量的研究基礎(chǔ)上確保充分有效的研究。

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