【文章內(nèi)容簡介】 心的形式提供底層資源的使用 ， 并不強(qiáng)調(diào)虛擬組織 （ VO） 的概念 。 ? 網(wǎng)格計算 用聚合資源來支持挑戰(zhàn)性的應(yīng)用 ， 因為高性能計算的資源不夠用 ， 要把分散的資源聚合起來 ； 后來到了 2022 年以后 ， 逐漸強(qiáng)調(diào)適應(yīng)普遍的信息化應(yīng)用 ， 特別在中國 ， 做的網(wǎng)格跟國外不太一樣 ， 就是強(qiáng)調(diào)支持信息化的應(yīng)用 。 但 云計算 從一開始就支持廣泛企業(yè)計算 、Web 應(yīng)用 ， 普適性更強(qiáng) 。 ? 在對待異構(gòu)性方面，二者理念上有所不同。 網(wǎng)格計算 用中間件屏蔽異構(gòu)系統(tǒng)，力圖使用戶面向同樣的環(huán)境，把困難留在中間件，讓中間件完成任務(wù)。而 云計算 實際上承認(rèn)異構(gòu)，用鏡像執(zhí)行，或者提供服務(wù)的機(jī)制來解決異構(gòu)性的問題。當(dāng)然不同的云計算系統(tǒng)還不太一樣， 像Google 一般用比較專用的自己的內(nèi)部的平臺來支持。 ? 網(wǎng)格計算 強(qiáng)調(diào)資源共享，任何人都可以做為請求者使用其它節(jié)點(diǎn)的資源， 任何人都需要貢獻(xiàn)一定資源給其他節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格計算強(qiáng)調(diào)將工作量轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程的可用計算資源上。 云計算 強(qiáng)調(diào)專有，任何人都可以獲取自己的專有資源，并且這些資源是由少數(shù)團(tuán)體提供的，使用者不需要貢獻(xiàn)自己的資源。 ? 網(wǎng)格計算 用執(zhí)行作業(yè)形式使用，在一個階段內(nèi)完成作用產(chǎn)生數(shù)據(jù)。而 云計算 支持持久服務(wù)，用戶可以利用云計算作為其部分 IT 基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的托管和外包。 ? 網(wǎng)格計算 更多地面向科研應(yīng)用，商業(yè)模型不清晰。而 云計算 從誕生開始就是針對企業(yè)商業(yè)應(yīng)用， 商業(yè)模型比較清晰。 綜上可得， 云計算 是以相對集中的資源，運(yùn)行分散的應(yīng)用（大量分散的應(yīng)用在若干大的中心執(zhí)行）；而 網(wǎng)格計算 則是聚合分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用（一個大的應(yīng)用分到多處執(zhí)行）。但從根本上來說，從應(yīng)對 Inter 的應(yīng)用的特征特點(diǎn)來說，它們是一致的，為了完成在 Inter 情況下支持應(yīng)用，解決異構(gòu)性、資源共享等等問題。 云計算與智能電網(wǎng) ? Smart Grid 全面、及時地感知電網(wǎng)運(yùn)行的信息和態(tài)勢，綜合各自動化功能系統(tǒng)對信息分析的結(jié)果作出最優(yōu)的反應(yīng)。 – 精確 – 快速 – 開放 – 共享 ? 信息平臺是支撐統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的公共平臺和重要手段。 電力物聯(lián)網(wǎng) ? 電力系統(tǒng)各種電氣設(shè)備之間以及人員之間通過各種信息傳感設(shè)備或分布式識讀器形成的智能網(wǎng)絡(luò)。 – 節(jié)能、安全、可靠、高效 ? 云計算模式支持電力物聯(lián)網(wǎng) – 感知設(shè)備（包括 RFID、傳感器等）獲得海量數(shù)據(jù)。 – 云端提供存儲和處理感知數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)“按需獲取”信息。 電力智能云 ? 云計算平臺通過 Inter 與由大量傳感器和其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)相連接。對電力系統(tǒng)而言 ,未來的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)既包括傳統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)的傳感器 ,還可能包括 PMU 和安置在終端用戶家中的智能電表 ,甚至是各種智能家電的嵌入式系統(tǒng)。 ? 云計算平臺 主要由 Web層、負(fù)荷分配層 ( load balancer) 、數(shù)據(jù)管理層、計算邏輯層 (p uting logic) 、物理計算設(shè)備層和物理存儲設(shè)備層組成。 ? Web 層 負(fù)責(zé)實現(xiàn)云計算平臺的 Web 站點(diǎn) ,該站點(diǎn)是用戶訪問云計算平臺的唯一接口。 ? 負(fù)荷分配層 是云計算平臺的核心部件。該層具有 4 個主要功能：①將用戶的計算任務(wù)劃分成若干部分，并決定執(zhí)行每一個任務(wù)的計算設(shè)備；②將待存儲的數(shù)據(jù)劃分成若干部分 ,并決定相應(yīng)的存儲設(shè)備； ③將計算邏輯層返還的計算結(jié)果整合后 ,再反饋給用戶；④根據(jù)數(shù)據(jù)讀取請求，指令數(shù)據(jù)管理層讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)整合后輸出。 ? 計算邏輯層 負(fù)責(zé)根據(jù)負(fù)荷分配層確定的計算任務(wù)分配方式 ,控制具體的計算設(shè)備進(jìn)行計算 ,并在計算完成后返還結(jié)果。 ? 數(shù)據(jù)管理層 則主要控制數(shù)據(jù)存儲設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作。 上述 4層組成了云計算平臺的軟件部分。 物理計算設(shè)備層 和 物理存儲設(shè)備層 代表了云計算平臺所整合的所有物理設(shè)備 ,它們組成了云計算平臺的硬件部分。 云計算平臺除了能為電力系統(tǒng)分析提供計算和存儲能力支持外 ,還具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、硬件投資少、便于軟件開發(fā)和升級、便于用戶使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。這使得云計算有希望取代現(xiàn)有的集中式計算成為未來電力系統(tǒng)核心計算技術(shù)。云計算在電力系統(tǒng)分析中的潛在應(yīng)用領(lǐng)域包括安全分析、潮流和最優(yōu)潮流計算、系統(tǒng)恢復(fù)、監(jiān)控、調(diào)度、可靠性分析等很多方面。此外 ,利用 SaaS 技術(shù) ,很多電力系統(tǒng)分析軟件都可以發(fā)布到云計算平臺上 ,從而有望建立基于云計算的電力系統(tǒng)統(tǒng)一計算平臺。 電力系統(tǒng)云計算研究的挑戰(zhàn) 目前 ,云計算仍然處于發(fā)展之中 ,還存在一些沒有得到很好解決的技術(shù)問題： ▲ 與云計算相適應(yīng)的電力系統(tǒng)分析并行算法； ▲ 云計算負(fù)荷分配算法研究； ▲ 適用于電力系統(tǒng)的云計算平臺物理結(jié)構(gòu)設(shè)計； ▲ 電力系統(tǒng)云計算的安全性。 GPU計算 GPU產(chǎn)生之前，處理 2D、 3D圖像都是依賴于 CPU，但是由于 CPU任務(wù)繁多，而且還有設(shè)計上的原因，這樣面對處理日益復(fù)雜的 3D圖形圖像時就會常常出現(xiàn)顯卡等待 CPU數(shù)據(jù)的情況，正是在這種情況下一種全新的圖形圖像處理器誕生了，從而大大加快了圖形圖像的處理速度，這種處理器就是“ GPU”。 從 1999 年以來，圖形處理器（ Graphic Processing Unit， GPU）以其強(qiáng)大的處理能力和低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)受到愈來愈多研究人員的關(guān)注。 從晶體管結(jié)構(gòu)組成上而言， GPU 與 CPU 的設(shè)計是截然不同的。 CPU 主要將晶體管用于復(fù)雜的控制單元和數(shù)據(jù)緩存部分，而在GPU 中，大量的晶體管被用作執(zhí)行單元，這就決定了 GPU 在數(shù)據(jù)計算能力和存儲器帶寬上相比 CPU 有著更為明顯的優(yōu)勢。 CPU、 GPU協(xié)同工作 GPU計算的模式 GPU計算的模式就是在異構(gòu)協(xié)同處理計算模型中將 CPU與 GPU結(jié)合起來加以利用。 應(yīng)用程序的串行部分在 CPU上運(yùn)行，而計算任務(wù)繁重的部分則由 GPU來加速。 從用戶的角度來看，應(yīng)用程序只是運(yùn)行得更快了。因為應(yīng)用程序利用了 GPU的高性能來提升性能。 CUDA架構(gòu) 2022年 NVIDIA公司推出了統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu)（ Compute Unified Device Architecture， CUDA）， CUDA架構(gòu)是一種將GPU作為數(shù)據(jù)并行計算設(shè)備的軟硬件體系，CUDA架構(gòu)推出使得 GPU能高效地執(zhí)行通用計算。 CUDA是一個新的基礎(chǔ)架構(gòu)，這個架構(gòu)可以使用 GPU來解決商業(yè)、工業(yè)以及科學(xué)方面的復(fù)雜計算問題。 GPU超強(qiáng)的計算能力讓它在通用計算領(lǐng)域大有可為，而 CUDA則讓它變成可能，簡單易用的開發(fā)環(huán)境讓 CUDA主導(dǎo)起 GPU計算的革命。 CUDA將 GPU強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力轉(zhuǎn)化為全新的應(yīng)用方式更加簡單，將成為 PC機(jī)正在經(jīng)歷的一場全新變革。 八、 電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件介紹 1. EDSA軟件 由美國 EDSA Micro Corporation公司開發(fā)的電力設(shè)計系統(tǒng)分析軟件包，是一個功能強(qiáng)大的針對電力電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、分析、模擬、控制的綜合性工具軟件包。 EDSA軟件已被美國專業(yè)工程師委員會協(xié)會確認(rèn)為電氣專業(yè)軟件，它廣泛地應(yīng)用于電力設(shè)計部門、電廠及電網(wǎng)管理部門，煉油廠、石油化工廠、油田、核電廠、航空控制中心、空間站等領(lǐng)域中的區(qū)域電網(wǎng)設(shè)計、分析與運(yùn)行模擬，可作為電網(wǎng)自動控制系統(tǒng)中的在線或離線分析軟件。 主要功能有：潮流與最優(yōu)潮流、 ANSI／ IEEE／ IEC短路分析、負(fù)載對電網(wǎng)的沖擊分析、諧波分析、 暫態(tài)穩(wěn)定分析 、智能焊接設(shè)備分析、輸電網(wǎng)智能型保護(hù)設(shè)備配合、功率因數(shù)的校正、接地母線的設(shè)計、電力系統(tǒng)設(shè)備性能分析、電動機(jī)參數(shù)估計、電纜托架分析、輸電線的弧垂及張拉力分析、電網(wǎng)與變電站可靠性分析。 2. NETOMAC軟件 NETOMAC(Network Torsion Machine Control) 是德國西門子公司 (Siemens AG)開發(fā)和研制的用于電力系統(tǒng)仿真計算分析和研究的大型軟件。是目前國際上集成化程度較高的電力系統(tǒng)分析軟件，主要特點(diǎn)是：（ 1）元件模型全。它可詳細(xì)模擬電力系統(tǒng)幾乎所有的元件，包括避雷器、晶閘管等非線性元件，高壓直流輸電 (HVDC)以及靜止無功補(bǔ)償器(SVC)等 FACTS裝置； (2)仿真頻帶寬。它既可模擬 102Hz的汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)過程，也可以模擬 106Hz的雷電波過程，能進(jìn)行電磁暫態(tài)、機(jī)電暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)等各種電力系統(tǒng)過程的仿真計算 ； (3)功能多且強(qiáng)。它可進(jìn)行潮流、短路、穩(wěn)定、動態(tài)等值、電動機(jī)啟動分析、參數(shù)辨識、機(jī)組軸系扭振、優(yōu)化潮流等各種計算。 此外， NETOMAC的開放性也很好，它不僅提供了豐富的控制器設(shè)計功能，還具有較強(qiáng)的用戶自定義功能，因而使用起來十分靈活方便。 3. PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)分析軟件 EMTDC(ElectroMagic Transient in DC System)是目前世界上被廣泛使用的一種電磁暫態(tài)分析軟件。為了研究高壓直流輸電系統(tǒng)， Dennis Woodford博士于 1976年