王眾
“在未來的三到五年內會出現像股票、證券市場的電力交易市場,每分鐘電力價格都在發生變化,都在進行交易。”
德國是全球光伏裝機容量最大的國家,因此也成了去年3月北半球迎來日全食期間全球的焦點。日食階段,由于缺少陽光,德國將驟然失去約70%的光伏電力;當日食結束時,陽光突然照射,大量光伏電力又將瞬時涌入電網。這對德國電網來說,是一次嚴峻大考。
盡管現在手機黨們充電寶不離身,但涉及到國家電力的層面,電能幾乎是不能被儲蓄的。國家電網南瑞集團信息系統集成分公司CTO徐戟介紹了一種儲能電站:在偏遠的山區找到一個有落差的地方,電力過剩的時候把電輸送到儲能電站,這部分電把水從低的地方提升到高的地方存起來,缺電的時候再從高的地方把水放下來發電。雖然這種儲能電站的效率只有20%到30%,但已經是進步了。
去年并沒有街頭巷議德國電力大崩盤的新聞,顯然,日耳曼民族頂住了來自太陽的考驗。徐戟做了個極簡版的復盤:德國通過計算預測,有五個比較大的企業在日全食期間無法得到供電,于是把這五個企業從國家電網里分離出來,供應從國外購買的電能——日全食發生之后,德國發現購買的電力過剩了,于是又趕在富余的電能沒有浪費之前賣了出去。整個德國電網因此減少了上千萬歐元的損失。這里有兩個關鍵:一是近乎實時的測算能力,二是國際電力交易網絡,更準確地說,是歐洲各國電網公司之間的協調合作。
電能成為新股票
電力對人類的重要性幾乎可以媲美空氣和水,就連即將成為新基礎設施的數據也離不開電——一個數據中心最大成本不是地皮,不是設備,而是耗電。比起時不時被討論的霧霾、缺水、水污染等問題,電力成了必需品中的乖乖仔,穩定得讓人忽視。事實上,無論是對新能源發電的探索,還是電力的輸送和調度,還有現在逐步推行的電力交易市場,正如生存發展的一切幾乎都離不開電一樣,電力事業的發展也要求諸多領域的完善。
既然電力的存儲還是一個久攻不下的難關,相對來說,一個良性高效的電力交易市場顯然更靠譜,這也是國家推進清潔能源的重要一環。
電力交易市場化最直接的好處是降低工商業用電電價,根據國家電網能源研究院2010年測算數據,比起美國,我國工業電價高25.4%,商業電價高26.8%,居民電價低35.4%,同時,居民用電量占總用電量的80%。可見工商業電價降低后將節省的成本多么可觀。
今年11月7日,國家發展改革委、國家能源局正式發布《電力發展“十三五”規劃》,規劃提出,2016年啟動東北地區輔助服務市場試點,成熟后全面推廣;2018年底前,啟動現貨交易試點;2020年全面啟動現貨交易市場,研究風險對沖機制。一句話就是要將電力交易市場化,其載體是電力交易中心。截止到今年9月份,全國已經成立了33家電力交易中心。也許很快徐戟的暢想就能實現——“在未來的三到五年內會出現像股票、證券市場的電力交易市場,每分鐘整個的電力價格都在發生變化,都在進行交易。”
跨省的電量交易市場化則有助于清潔能源的普及和煤電等高排放發電方式的淘汰。例如西部地區的光電,云南、廣西等地區的水電,可以源源不斷供給到經濟發展快速的地區,淘汰當地的火電。這個格局進一步放大,隨著一帶一路,則可以形成多國互通的能源互聯網。
電力行業的技術小開
除了社會意義,售電側改革的經濟利益是實打實的金蘋果。2014年全社會用電量達到5.5萬億千瓦時,按照平均銷售電價0.492元/千瓦計算,售電市場容量就達2.72萬億元。即便剔除受電價保護的用戶,市場容量仍有2.3萬億元左右。這樣一個萬億級的大蛋糕,已經惹得近千家售電公司落地。
然而有這么一家公司,雖然不在售電公司之列,幾乎在每個財經媒體分析電力改革時都會被提名為分蛋糕的績優股。這家公司就是南瑞集成公司(以下簡稱“南瑞”),是國家電網公司的直屬單位之一,算是出身名門的“小開”,不過這個小開是技術掛的,低調地蟬聯了6屆“國家規劃布局內重點軟件企業”,其自主研發的NBase數據庫也入選了國有四大行的測試。在分析德國電力應對日全食時已經提到超級運算能力在現代電力行業的重要性。這樣的技術后勤任務就落在南瑞的身上,尤其在去IOE的時代背景下,2014年國家電網停止了小型機的采購,這是一份有負擔的機遇。
徐戟介紹:“以前我們在采集數據的時候,大約在15分鐘采集一個數據點,目前國家電網在用電端的采集是按照每天96個點采集的;但是隨著我們需要對負荷中心進行深度的分析,我們可能要做到每5秒鐘、10秒鐘采集一個數據點,我們傳統的采集方案和現在來比較的話,可能會有100倍甚至幾百倍的數據差異。這種情況下,我們傳統架構如何適應新業務需求的發展,這是一個新挑戰。”
剛開始,南瑞做的是傳統 集成,把高端小型機、高端存儲和企業級數據庫直接拿到企業進行組合進行應用。但是,隨著業務的發展,這種模式不可持久。畢竟,小型機和高端存儲設備都存在成本攀升、擴展能力有限等問題。面對國家電網一個40~60萬IOPS的ERP項目,傳統的集成幾乎是無法完成的。
徐戟還給了一組現實的數字:兩臺大概價值600萬元的小型機,一個晚上7個小時只能算700萬用戶的費用情況,而一個中等省份有2000萬以上的用電戶。如果想用小型機實現未來要求的實時運算,其成本根本不堪設想,更何況還要考慮可擴展性。
于是理念迭代成了現在的“按需定制、深度集成”。
為了適應像國家電網這種高可靠性要求的計算,首先要有高可用備機,實現數據零丟失。自2014年,南瑞集成開始與英特爾著手打造并推出了“英特爾-南瑞集成自主創新瑞騰高性能數據平臺”,其整個系統按照一種平臺化的設計,可以從一個機柜擴展到一個機房;用x86開放架構代替了傳統小型機的RISC架構,明顯縮短了高性能系統部署所需的時間,避免性能瓶頸與單點故障的出現,解決高并發、大數據量、大用戶的應用場景。
徐戟強調:“我們的一體機里面整合了多年來的系統優化經驗,有自動優化的工具,這樣,數據庫跑出一些問題的時候能夠發現,并能夠及時通知管理員,甚至可以自動糾正。”
另一方面,這個為滿足國家電網需求而開發的平臺也在其他行業有了意外收獲。徐戟提到了目前與銀行業的合作:“現在除了我們一體機以外沒有第二家一體機能跑Informix(IBM公司出品的關系數據庫管理系統家族)”。
不過隨著國家售電側的改革和能源互聯網的建設,更大范圍、更多緯度的高性能運算很快要提到臺面上來,擔負技術后勤責任的南瑞要攻的關還很多。