■ 耿淑強(qiáng)李永龍周雙全王海峰劉寶林魏洪*

（1.青海綠色發(fā)電集團(tuán)股份有限公司；2.北京金鴻泰科技有限公司）

光伏發(fā)電運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺建設(shè)思路

■ 耿淑強(qiáng)1李永龍1周雙全2王海峰2劉寶林2魏洪2*

（1.青海綠色發(fā)電集團(tuán)股份有限公司；2.北京金鴻泰科技有限公司）

近年來大數(shù)據(jù)云平臺建設(shè)引起了光伏發(fā)電行業(yè)的迫切關(guān)注。本文首先梳理了光伏發(fā)電運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺的建設(shè)思路；然后提出了運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺建設(shè)方案，包括總體架構(gòu)、大數(shù)據(jù)架構(gòu)、集中監(jiān)控架構(gòu)；最后提出了平臺應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成方案。

光伏發(fā)電；大數(shù)據(jù)；云平臺

0　引言

在當(dāng)前環(huán)境、能源危機(jī)背景下，我國出臺了一系列扶持光伏發(fā)電的政策。截至2015年9月底，全國光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3795萬kW，其中，光伏電站3170萬kW，分布式光伏625萬kW[1]。據(jù)GlobalData最新報告指出，預(yù)計2015年中國將是全球光伏年裝機(jī)量最大的市場。我國已經(jīng)涌現(xiàn)一批光伏發(fā)電行業(yè)的龍頭企業(yè)，諸如5大發(fā)電集團(tuán)及協(xié)鑫、正泰、京能、青發(fā)投等。

隨著光伏發(fā)電集團(tuán)投運的光伏電站規(guī)模快速增長，面對電站設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜的光伏電站大數(shù)據(jù)環(huán)境，常規(guī)技術(shù)已不能滿足海量數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理和統(tǒng)計分析。光伏發(fā)電集團(tuán)迫切需要同步規(guī)劃、開展大數(shù)據(jù)云平臺[2]項目，需梳理大數(shù)據(jù)私有云平臺建設(shè)思路，確保信息化所采用的建設(shè)思路、技術(shù)路線、業(yè)務(wù)規(guī)劃等符合未來5年甚至更長時間的發(fā)展趨勢。

1　建設(shè)思路

光伏發(fā)電運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺的建設(shè)，需要整合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有技術(shù)積累[3]，以業(yè)務(wù)需求為基礎(chǔ)，以企業(yè)應(yīng)用集成EAI技術(shù)為手段，建設(shè)一套涵蓋集團(tuán)公司光伏電站運營管理全業(yè)務(wù)的云平臺。其中私有云管理平臺基于專業(yè)、領(lǐng)先、成熟、穩(wěn)定的負(fù)載均衡技術(shù)、虛擬化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云服務(wù)構(gòu)架，軟硬件資源靈活擴(kuò)展，滿足光伏發(fā)電業(yè)務(wù)高速發(fā)展的要求。

云平臺總體設(shè)計按照優(yōu)先采用開源技術(shù)、層次化、模塊化、組件化、可配置原則，有效整合生產(chǎn)集控及其他業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)體系，在技術(shù)選型上完全滿足未來5年IT發(fā)展的新要求，對于軟硬件新技術(shù)有良好的支持。

云平臺通過基礎(chǔ)軟件服務(wù)封裝，形成統(tǒng)一的底層支撐平臺，通過模塊化和組件化應(yīng)用配置及少量的二次開發(fā)，實現(xiàn)全部功能需求，可根據(jù)實際情況靈活部署，分步實施。通過動態(tài)的參數(shù)配置，能夠適應(yīng)組織架構(gòu)的變化，能夠進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)整，支持集團(tuán)級的多組織多層級的管控模式和組織架構(gòu)建模，支持多組織之間的流程、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)功能互通。

云平臺以資源整合為指導(dǎo)，以大數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和分析為技術(shù)依托，融合實時數(shù)據(jù)庫、主題分析庫(OLAP)和商業(yè)智能(BI)等綜合優(yōu)勢，建立集團(tuán)公司全業(yè)務(wù)的輔助決策支持的應(yīng)用體系，并以平臺SOA/ESB數(shù)據(jù)總線為核心，對其他相關(guān)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)和應(yīng)用集成服務(wù)。

2　運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺建設(shè)方案

2.1總體架構(gòu)

光伏發(fā)電運營管理云平臺是彈性計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化、負(fù)載均衡、熱備份冗余等組成的IT基礎(chǔ)資源綜合服務(wù)平臺。云平臺提供按需使用的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)能力，用于快速構(gòu)建各種應(yīng)用，降低公司的IT綜合成本與管理難度，從而使集團(tuán)公司能夠更專屬于自身業(yè)務(wù)的開展與創(chuàng)新。

圖1　運營管理大數(shù)據(jù)云平臺總體架構(gòu)

云平臺采用模塊化設(shè)計，將利用云操作系統(tǒng)及刀片式服務(wù)器建立云計算資源池，實現(xiàn)軟硬件的統(tǒng)一集中管理，分散服務(wù)，從而使資源得到更高效的利用，系統(tǒng)處理時延更短，硬件擴(kuò)容更簡單快捷。

在架構(gòu)設(shè)計和建設(shè)方面，云管理平臺將遵循業(yè)內(nèi)頒布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用先進(jìn)和成熟的技術(shù)，在體系架構(gòu)、基礎(chǔ)平臺、通信協(xié)議等方面充分考慮開放性和可擴(kuò)展性，以及安全性和可管理性及虛擬化技術(shù)應(yīng)用[4]。

2.2大數(shù)據(jù)架構(gòu)

中心數(shù)據(jù)庫使用實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫(Oracle)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(Oracle)、開源Key-Value數(shù)據(jù)庫(Redis)、主題數(shù)據(jù)庫(Oracle)、大數(shù)據(jù)分布式存儲(Hadoop)混合應(yīng)用方式[5]，既可支持電站運行狀態(tài)實時監(jiān)控需要，又可滿足各類面向應(yīng)用、面向主題的分析需求。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計按照符合人類思維自然模式的面向?qū)ο蟮姆绞絹斫M織數(shù)據(jù)庫的管理，實現(xiàn)以設(shè)備為單位的監(jiān)控模式，便于設(shè)備維護(hù)和故障診斷，提高數(shù)據(jù)檢索查找的速度及效率。

圖2　集團(tuán)運營管理大數(shù)據(jù)架構(gòu)

2.3集中監(jiān)控架構(gòu)

集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是負(fù)責(zé)光伏電站設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集的支撐系統(tǒng)，以C++作為開發(fā)語言，內(nèi)嵌多種IEC 60870-5的101、102、103、104、Modbus、CDT、DISA等多種數(shù)據(jù)通訊規(guī)約；建模符合IEC 61970中接口參考模型、公共信息模型(CIM)和組件接口規(guī)范(CIS)要求，符合國際標(biāo)準(zhǔn)，可作為中間件與SCADA系統(tǒng)無縫集成；實現(xiàn)升壓站、逆變器、匯流箱、箱變、功率預(yù)測、AGC/AVC系統(tǒng)、電度計量、保護(hù)故障信息等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入。系統(tǒng)支持多種光伏電站設(shè)備的接入，滿足不同品牌設(shè)備的接入要求，具備多種規(guī)約的解析能力。

集中監(jiān)控系統(tǒng)采用3級架構(gòu)，即站級集中監(jiān)控系統(tǒng)、區(qū)域級集中監(jiān)控系統(tǒng)和總部集中監(jiān)控系統(tǒng)。其中站級集中監(jiān)控系統(tǒng)用于從光伏電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)及其他相關(guān)終端設(shè)備采集電站實時運行監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)采樣存儲和關(guān)鍵實時數(shù)據(jù)向總部集中監(jiān)控系統(tǒng)上傳。區(qū)域級集中監(jiān)控系統(tǒng)/總部集中監(jiān)控系統(tǒng)從各站級集中監(jiān)控系統(tǒng)獲取電站實時運行的關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于監(jiān)視各電站總體運行狀況。3級系統(tǒng)之間通訊規(guī)約采用電力標(biāo)準(zhǔn)IEC 104規(guī)約，實時數(shù)據(jù)采集頻率按規(guī)約要求支持秒級，支持變化量上送、循環(huán)上送和召喚3種模式。

圖3　集中監(jiān)控架構(gòu)

3　平臺應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成

光伏發(fā)電運營管理大數(shù)據(jù)私有云平臺應(yīng)用系統(tǒng)包括總部級/區(qū)域級運營管理系統(tǒng)、站級智能運維管理系統(tǒng)、總部級/區(qū)域級遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)、站級/區(qū)域級/總部級在線監(jiān)測智能診斷系統(tǒng)。

圖4　平臺應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成

圖5　平臺監(jiān)控大屏效果圖

4　結(jié)論

利用云計算平臺，實現(xiàn)一種管理手段(包括虛擬化、按需分配、動態(tài)管理、靈活配置)，一種技術(shù)體系(Hadoop，分布式計算與存儲)，一致的研發(fā)技術(shù)路線(J2EE/C++)，一種服務(wù)方式(包括云平臺基礎(chǔ)服務(wù)和模塊應(yīng)用)，能適應(yīng)集團(tuán)公司光伏電站業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和ICT技術(shù)的日新月異。

[1]彭博, 笑陽. 2015光伏行業(yè)最全數(shù)據(jù)解析&2016展望[EB/OL]. http://solar.ofweek.com/2016-01/ART-260009-8440-29057595.html, 2016-1.

[2]王德文, 宋亞奇, 朱永利. 基于云計算的智能電網(wǎng)信息平臺[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2010, 34(22): 7-12.

[3]曾令康. 物聯(lián)網(wǎng)、云計算在智能電網(wǎng)信息通信調(diào)度中的應(yīng)用[A]. 2012電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C],北京, 2012.

[4]周祥峰. 智能電網(wǎng)中虛擬化云計算安全的研究[J]. 計算機(jī)安全, 2013, (5): 71-73, 76.

[5]白紅偉, 馬志偉, 宋亞奇. 基于云計算的智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理[J]. 華東電力, 2011, 39(9): 1485-1487.

2016-02-22

魏洪(1990—)，男，本科，主要從事計算機(jī)技術(shù)方面的研究。weihong@huntech.com.cn