电力行业是关系到国计民生的基础性行业,属于公共服务的范畴。电力行业的特殊性要求电网企业必须坚持以人为本、科学发展,在追求经济效益的同时,对利益相关者和环境负责,实现电网企业发展与社会、环境的协调统一。同时在增加保障国家能源安全稳、落实宏观调控政策、维护国家经济安全等方面,电网企业应发挥积极作用,展示电网企业良好的形象。
电力行业的应用特点非常符合云计算的服务模式和技术模式。云计算就是将原本分散的资源聚集起来,再以服务的形式提供给受众,实现集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设。采用云计算,不仅可以实现电力行业内数据采集和共享,最终实现数据挖掘,提供商业智能BI,辅助决策分析,促进生产业务协调发展,也可以帮助电网公司将数据转换为服务,提升服务价值,实现信息神经网络融合。国内外在智能电网云计算研究与应用现状如下:
一、国外智能电网云计算应用及发展
美国:2009年1月,奥巴马发布了《复苏计划尺度报告》,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并为4000万美国家庭安装智能电表,标志着美国已经将智能电网上升为国家战略。美国顶级IT企业IBM、Intel、Microsoft、Google、Apple及云计算新贵salesforce.com等,均以各自优势的技术切入智能电网市场。可以说,云计算在美国电网企业的应用发展将成为全球电网行业的风向标。
欧洲:2006年,欧盟理事会的能源绿色书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调,智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。在欧洲,电力发展模式向分布式发电、交互式供电等方向过度,智能电网的应用更加强调环境保护和可再生能源发电的发展,这是引领国际电网发展的另一大趋势。目前,美国IT巨头Microsoft、IBM、Amazon等纷纷抢滩欧洲电网云计算市场,但受阻于欧盟不统一的法规和心理认识。
日本:日本智能电网的重点领域是新能源领域。目前,日本的配电网已经非常先进,但是,随着太阳能发电等新能源供应的增加,需要引入智能电网云技术,确保供电系统的稳定性与可靠性。日本智能电网还提倡“能源信息化概念”,除了注重大规模的输电网智能化外,更加注重家庭与社区的高效率用电问题。日本重视开发家电对电力与能源消费的“可视化”控制体系和电力信息传送控制平台。因此,云计算在日本智能电网的发展将具有日本特色。
二、国内智能电网云计算应用及发展
2009年,国家电网公司首次提出智能电网发展目标:建设以特高压电网为骨干网架,各极电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。国网、南网都积极参与智能电网标准的制定工作。2010年,智能电网成为国家战略。
在理论上,智能电网形成了电力大系统优化调度的清华学派,武建东教授提出了“互动电网”的新理论,两大电网公司分别积极开展相关研究工作。在实践上,两大电网公司争相布局云计算战略,数据中心基于虚拟化技术进行资源整合,同时开展搭建基于SOA架构的综合技术平台。
国家电网建成智能电网云仿真实验室。该实验室以建设智能电网云计算中心为使命,重点开展了智能电网云操作平台、智能电网云分布式数据库、智能电网云资源虚拟化管理平台和基于智能电网云操作平台的十大典型应用,包括云资源租赁系统、智能电网云搜索、智能电网云百科、云化数字图书馆、云化专利检索系统、国际合作业务云应用系统、智能用电海量信息存储与分析、电力视频云等。
南方电网长期以来高度重视新技术的研究与应用。以广东电网为例,自2008年以来,以创先为载体,围绕科学发展上水平这个核心目标,开展了包括电网企业公共信息模型(ECIM)、数据资源规划、SOA技术规范、信息安全防护技术规范等一系列的技术标准与规范制定;开展了“智能电网信息支持技术研究”、“智能电网的信息技术体系研究”、“智能电网与信息技术综合研究”及“云计算在电力行业的高级应用”等课题研究。而这些都是智能电网、云计算技术研究工作的重要组成部分。
观点
作为一种新兴的计算模型,云计算具备可靠性高、数据处理量巨大、灵活可扩展以及设备利用率高等优势,特别适合智能电网建设对信息技术的要求。因此,在智能电网技术领域引入云计算,能够在保证现有电力系统硬件基础设施基本不变的情况下,对当前系统的数据资源和处理器资源进行整合,从而大幅提高电网实时控制和高级分析的能力,为智能电网技术的发展提供有效的支持。
云计算与电力行业的结合既避免了云技术的公共不安全性,又适合电网这样的大型电网企业建设。将云计算引入电力系统,在现有电力内网的基础上构建电力云是一种需要,也是一种趋势。
在日前召开的中国水力发电工程学会七届二次理事会上,中国科学院院士陈祖煜做了题为《水利水电工程建设中的云计算》科技讲座。在国内基础建设领域首倡信息化云服务,具有开拓性意义。本报就水电工程建设中云计算的实现及意义专访陈祖煜。
记者:您提出在水利水电工程建设中实现云计算是基于怎样的考虑?
陈祖煜:长久以来在我国基建领域,工程建设过程一直缺乏行之有效的系统管理和全面监督。2007年有个湖南凤凰大桥坍塌现场全部技术资料被查封的新闻,当时我就想,假如所有的技术资料都按法定程序,依指定格式和表格通过电子存档的形式完整地保存下来,通过电视监控录像将整个施工过程都记录保留,假如所有的工程档案、在审批立项和鉴定验收阶段都按法定要求上传到数据中心,那么,相应的技术资料就很容易查到,排查事故也就不必这么大费周章了。所以我就考虑是不是可以在水利水电工程建设中通过网络以按需、易扩展的方式获取所需资源,构建一种基于互联网的大众参与的计算模式,其计算资源(包括计算能力、存储能力、交互能力等)动态、可伸缩、被虚拟化而且以服务的方式提供。即基于互联网相关服务的增加、使用和交付模式实现水利水电建设的云计算。
记者:目前我国水利工程建设中信息化建设的现状如何?
陈祖煜:相比云计算在第三产业服务领域的广泛应用,目前水利水电工程建设中的信息化云服务仍然空白,在关系人民生命财产安危的基本建设领域未能尽早列入议事日程。
今年11月初,中国科学院呈送国务院的《关于加强我国重大工程信息数字化、标准化和物联网建设工作的建议》的报告,得到国务院总理温家宝批示:“中科院的建议很好,请发改委、科技部、工信部研究。”目前,“重大水利工程建设信息数字化、标准化专项技术开发研究(SQ2012BAJY3301)”项目已列入科技部2012年国家科技支撑计划项目,各项准备工作都在有序进行中。
记者:当前该项目开发中的进展如何,存在什么样的困难和问题?
陈祖煜:我们考虑构建以服务为纲的云计算体系结构,通过建立集大量感知装置和受控设备、海量计算处理进程和数据通信及超量数据存储于一体,具备感知、处理、通信、存储、控制五大功能的物联网,并在此基础上建成我国工程建设数据共享系统,在水利水电工程建设中实现云计算。
因为云计算不仅在水利水电建设行业中是个新生事物,在整个基础建设领域也是一种新的尝试,一切从零开始非常不易。现阶段我们亟需思考三个方面的问题:在资金、技术力量相对薄弱、分散的水利工地,如何实现工程质量、进度控制数字化、标准化问题?如何保证这些水利水电设计标准化电子表格系列可持续发展?如何将现有的精英化、集成化程度高、投资昂贵的物联网技术推广到水利水电工程中去?
记者:水利水电工程建设行业物联网的建成和云计算的实现对整个行业的意义是什么?
陈祖煜:透过对信息化云服务目前在已应用领域发挥的重要作用以及其将可能对基础工程建设产生的影响分析,可以预计到,云计算将为水利、水电工程设计和施工带来革命性的进步,为人民财产的安全提供强有力的支撑和保障。
根据国据外媒报道,微软研究室近日正在开发一种GPS技术,可以讲数据上传到云端进行计算,以此来解决解决移动设备的高耗能问题。报道称,微软研发的这一技术被称为Cloud-OffloadGPS,目前正在一个新的移动传感平台CLEO上接受测试。
有报道称,智能手机中的GPS传感器往往是整个设备中最耗电的部分。根据研究室提供的数据,目前智能手机中的GPS传感器最长可持续运行6小时,而如果启用了Cloud-OffloadGPS云计算技术,可节省在GPS定位时耗电的99%以上。
通常情况下,GPS定位系统为了修正用户的位置,智能手机中的GPS传感器需要运行30秒或者更多的时间,以便从轨道卫星上获取相关的数据信息,然后进行大量的信号处理工作计算更新。这些计算工作目前都是在智能手机中完成的,因此耗电较多。
而现在Cloud-OffloadGPS的原理就是,将这些计算工作上传到云端服务器中进行,智能手机只需将数据上传到云计算平台中,在云端进行计算,然后更新相应的地理位置信息即可。
研究人员研发的CO-GPS技术可以在几毫秒之内获取原始修复数据。另外,这项借助云端的技术还可以利用诸如卫星轨迹和地球海拔数据库等的公开信息来减少设备的电力消耗。比如,在当下的技术条件下,如果想要获取为一部智能手机一个原始GPS修复则需要消耗掉1焦耳的能量,而如果采用了CO-GPS技术,则所需要的能量只为原来的0.04%,足足减少了99.96%。