電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究與展望

張曉晨

摘 要：隨著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)，電力數(shù)據(jù)資源迅速增長。電力大數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用可為電力企業(yè)提高質(zhì)量及效率，促進電網(wǎng)的發(fā)展方式和企業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變提供了強大的動力。本文首先介紹大數(shù)據(jù)的概念，并對電力大數(shù)據(jù)的分類及特征進行分析，最后通過典型案例闡述電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景。

關(guān)鍵詞：配用電系統(tǒng)；電力大數(shù)據(jù)；應(yīng)用場景；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.134

1 電力大數(shù)據(jù)概述

1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)

維克托·邁爾·舍恩伯格曾在《大數(shù)據(jù)時代：生活、工作、思維的大變革》一書中前瞻性地指出，大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在改變著我們的生活、工作與思維，大數(shù)據(jù)開啟了大時代的重大轉(zhuǎn)型。能源大數(shù)據(jù)的概念是電力、石油、天然氣等能源領(lǐng)域數(shù)據(jù)與人口、地理、氣象等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)和思路。能源大數(shù)據(jù)不僅是大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源領(lǐng)域的深入應(yīng)用，而且融合能源生產(chǎn)與消費以及相關(guān)技術(shù)革命和大數(shù)據(jù)深度的理念，將加速能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和商業(yè)模式的創(chuàng)新。

2013年3月中國電機工程學(xué)會信息化專委會發(fā)布《中國電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》，將 2013 年定為“中國大數(shù)據(jù)元年”，掀起了電力大數(shù)據(jù)的研究熱潮。作為正能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)電力行業(yè)，大數(shù)據(jù)時代和云計算時代的到來將為傳統(tǒng)電力行業(yè)的發(fā)展注入新的活力，傳統(tǒng)電力行業(yè)即將變革。

1.2 電力大數(shù)據(jù)

電力大數(shù)據(jù)主要來自電力生產(chǎn)和電能使用的發(fā)電，輸電，變站，配電，用電與調(diào)度每個環(huán)節(jié)，主要有下面幾點：一是電網(wǎng)運行和設(shè)備檢測或監(jiān)測數(shù)據(jù)；二是電力企業(yè)營銷數(shù)據(jù)，如交易電價、售電量、用電客戶等方面數(shù)據(jù)；三是電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)。電力大數(shù)據(jù)具有四個特點：

（1）數(shù)據(jù)體量大：常規(guī)的調(diào)度自動化系統(tǒng)包含數(shù)十萬個采集點；配用電、數(shù)據(jù)中心將達到千萬級；

（2）數(shù)據(jù)類型繁多：實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、時間序列數(shù)據(jù)等各類結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；

（3）價值密度低：所采集的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是正常數(shù)據(jù)，只有極少量的異常數(shù)據(jù)，而異常數(shù)據(jù)是狀態(tài)檢修的最重要依據(jù)；

（4）處理速度快：幾分之一秒內(nèi)分析大量，以支持決策制定。

2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用

2.1 形勢分析

我們現(xiàn)在面臨著一個全新的形勢，我們國家提出了“中國制造2025”，國網(wǎng)公司也提出了“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展要求，再加上電力改革和“大、云、物、移”等新技術(shù)的發(fā)展變革。從2013年開始，國網(wǎng)公司領(lǐng)導(dǎo)也提出了強化公司運營數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和大數(shù)據(jù)挖掘的各項工作要求，把數(shù)據(jù)資源提升到公司戰(zhàn)略資源的高度。

隨著電網(wǎng)企業(yè)信息化系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)量急劇增長，如何利用數(shù)據(jù)管理提升電網(wǎng)企業(yè)管理水平，把數(shù)據(jù)資源作為公司戰(zhàn)略資產(chǎn)，加強集中管理，實現(xiàn)全公司信息共享，強化數(shù)據(jù)分析，“一切業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化，一切數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化”，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用水平和商業(yè)價值，是現(xiàn)階段及未來很長時間面臨的一項挑戰(zhàn)。

2.2 數(shù)據(jù)分析實踐-IBM電動汽車動力與電力工藝上系統(tǒng)優(yōu)化預(yù)測

在2012年的一個實驗中，IBM曾與加利福尼亞太平洋燃?xì)怆娏竞推囍圃焐瘫咎锖献?，輸入大量的信息，如汽車電池電量，汽車的位置，每天時間和附近的充電站的可用插槽等，IBM開發(fā)了一套復(fù)雜的預(yù)測模型。它結(jié)合了這些數(shù)據(jù)與電網(wǎng)的當(dāng)前消耗和歷史的功率使用模型相結(jié)合。通過分析個多數(shù)據(jù)源大量的實時數(shù)據(jù)流和歷史數(shù)據(jù)，這樣可以確定司機為汽車最佳充電的時間和地點，并揭示最佳點的充電站。該車的電池指示燈告訴司機何時充電，電網(wǎng)的使用數(shù)據(jù)可以通過設(shè)備采集來管理電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)據(jù)分析實踐-重要時期配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)警分析（以山東公司作為國網(wǎng)公司-用電負(fù)荷分析的試點單位）

2.3.1 提升對用電負(fù)荷波動情況的觀測能力

在某些重要時期，如一年內(nèi)氣溫最高或最低期間、重大社會活動期間、春節(jié)期間等，用電負(fù)荷可能隨著氣溫、用電人口等變化出現(xiàn)較大的波動，電力公司也會對特殊時期如迎峰度夏、春節(jié)保電等采取措施。

2.3.2 提升對配電變壓器運行情況的預(yù)判能力

因配電變壓器的負(fù)載狀況對其運行工況有直接影響，且現(xiàn)階段對配電變壓器的運行狀況、負(fù)載情況普遍處于事后處理階段，缺乏對其運行、負(fù)載的預(yù)判性工作，因而，以上時期較易表現(xiàn)為全年配電變壓器故障高發(fā)期。

2.3.3 提高電網(wǎng)供電保障能力

通過使用智能電表等智能終端設(shè)備可采集整個電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，以及采集大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行分析處理，實現(xiàn)電網(wǎng)的實時監(jiān)測；并結(jié)合電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析和模型。對配電變壓器過載情況進行預(yù)警分析，實現(xiàn)配電、用電、物資等環(huán)節(jié)的互動，推動電網(wǎng)智能化發(fā)展。

為有效提高電網(wǎng)應(yīng)急能力和管理水平，提高供電能力、保證供電安全，需基于配變（公變）分布在用電采集系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的歷史數(shù) 據(jù)以及歷史溫度、氣候信息、人口等，開展配變重過載概率的數(shù)據(jù)挖掘分析。結(jié)合模型分析結(jié)果，關(guān)聯(lián)資產(chǎn)全壽命、客戶全方位關(guān)鍵要素，對配變重過載風(fēng)險進行評估，輔助配網(wǎng)改造建設(shè)業(yè)務(wù)決策。

2.4 數(shù)據(jù)管理實踐-新加坡能源服務(wù)公司

新加坡能源服務(wù)公司通過設(shè)立數(shù)據(jù)與信息管理部門，對電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管理，并通過智能分析系統(tǒng)和兼通軟件研發(fā)和業(yè)務(wù)知識的人員對數(shù)據(jù)信息進行分析評價，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供第一手資料。

2.5 數(shù)據(jù)管理實踐-某國有銀行

他們設(shè)置了數(shù)據(jù)管理委員會，作為數(shù)據(jù)管理的最高決策機構(gòu)，由公司領(lǐng)導(dǎo)和各職能部門負(fù)責(zé)人組成，在管理協(xié)調(diào)層設(shè)置了一個數(shù)據(jù)管理工作小組，只要由各專業(yè)部門負(fù)責(zé)人組成，還有一個行政小組，叫數(shù)據(jù)管理辦公室，只要職責(zé)是組織與協(xié)調(diào)；在執(zhí)行層面，主要負(fù)責(zé)各項數(shù)據(jù)管理工作的具體執(zhí)行工作。

3 現(xiàn)狀分析與展望

3.1 現(xiàn)狀分析

前期在公司各部門協(xié)同開展?fàn)I配貫通、“七結(jié)合”等工作過程中積累了一定的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用經(jīng)驗和工作成果，在工作推進過程中，我們清晰地發(fā)現(xiàn)，如何將數(shù)據(jù)作為資產(chǎn)進行管理，一方面滿足數(shù)據(jù)分析應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)要求；另一方面通過分析挖掘出數(shù)據(jù)潛在的價值，最終影響公司的財務(wù)表現(xiàn)。

現(xiàn)公司承擔(dān)的電網(wǎng)建設(shè)、運行維護等任務(wù)愈加繁重，工作量不斷增長與嚴(yán)重缺員的矛盾日益凸顯，當(dāng)前的管理模式已不滿足電網(wǎng)快速發(fā)展的需要，依托PMS、GIS、SG186等系統(tǒng)平臺，實時掌握電網(wǎng)資產(chǎn)信息，以數(shù)據(jù)為紐帶，加強各部門間協(xié)同合作，才能促進公司生產(chǎn)力提升。目前，公司存在如下幾個關(guān)鍵不確定因素在影響著數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理：

3.1.1 技術(shù)能力不足

現(xiàn)PMS、SG186等系統(tǒng)存在諸多不足，標(biāo)準(zhǔn)不透明、統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)識別度不到，影響數(shù)據(jù)運維管理水平。

3.1.2 數(shù)據(jù)“墻”大量存在

很多數(shù)據(jù)是分散存放在不同的系統(tǒng)中的，缺乏權(quán)威數(shù)據(jù)源定義和共享機制，經(jīng)過長時間的“豎井”式運作，已經(jīng)形成了難以突破的壁壘。例如：PMS系統(tǒng)主要是管理生產(chǎn)側(cè)數(shù)據(jù)、SG186主要管理營銷側(cè)數(shù)據(jù)，然而，這兩個系統(tǒng)由不同的部門來負(fù)責(zé)，整合是相當(dāng)困難的，很難形成1+1>2”的數(shù)據(jù)融合效應(yīng)。

3.1.3 組織結(jié)構(gòu)不匹配

數(shù)據(jù)認(rèn)責(zé)部門沒有明確，沒有設(shè)立專門的部門來集中各種分散的數(shù)據(jù)，更談不上對這些數(shù)據(jù)進行規(guī)范化管理及維護。

3.1.4 思維滯后

如果說技術(shù)、資金、人才方面的弱項都可以由后天的努力彌補，那么缺乏意識的培養(yǎng)需就要長期培養(yǎng)了。

3.2 展望

數(shù)據(jù)化能力發(fā)展方面通常會有下面這些內(nèi)容，從數(shù)據(jù)未來管理的組織，數(shù)據(jù)資產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，到技術(shù)平臺，最后是要把數(shù)據(jù)的價值變現(xiàn)，進行數(shù)據(jù)服務(wù)。在這個里面我們就需要換一個角度來看，首先我們要把數(shù)據(jù)當(dāng)做企業(yè)的一項戰(zhàn)略資產(chǎn)去看待，第二個就是在這樣一個數(shù)據(jù)資產(chǎn)形成的最前期，包括數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理規(guī)劃的過程當(dāng)中，我們要跟企業(yè)的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略去關(guān)聯(lián)，這樣的關(guān)聯(lián)既可以獲得我們未來數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理架構(gòu)的完善，同時也可以把數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理部門的定位搞清楚，并逐步實現(xiàn)將數(shù)據(jù)資產(chǎn)管控部門由“成本中心”變?yōu)椤袄麧欀行摹薄?/p>

智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用尚處于起步階段，對于數(shù)據(jù)的理解、組織、利用尚處于嘗試和驗證階段，新技術(shù)、新思想、新理念的成熟還需要時間和業(yè)務(wù)的沉淀。

數(shù)據(jù)的開放共享是大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用工作要面臨的首要難題，也是各行各業(yè)的共性問題。需要數(shù)據(jù)擁有者持有開放積極的心態(tài)，通過項目合作、服務(wù)支撐、資源互換等多種創(chuàng)新方式去實現(xiàn)數(shù)據(jù)的開放共享，才能最大限度發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。

在“能源互聯(lián)網(wǎng)+新電改”的背景下，在“大數(shù)據(jù)+云計算”的新時代，以數(shù)據(jù)為中心的信息技術(shù)概念，將改變傳統(tǒng)的觀念，促進信息化和工業(yè)化深度融合，給電力行業(yè)帶來一種新的商業(yè)模式與工作方式，在智能電網(wǎng)建設(shè)中智慧城市建設(shè)發(fā)揮更大的作用。廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)將推動電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進節(jié)能減排和高效利用，對經(jīng)濟社會發(fā)展的服務(wù)，示范電力先行具有重要意義。

4 結(jié)語

隨著配用電系統(tǒng)智能化程度的提高，配用電系統(tǒng)正在產(chǎn)生出大規(guī)模的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)相融合，構(gòu)成了配用電系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)。對配用電大數(shù)據(jù)進行有效的管理和分析，是實現(xiàn)配用電系統(tǒng)智能化的技術(shù)保證，同時，還將產(chǎn)生出新的價值、支撐新的業(yè)務(wù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]張東霞，王繼業(yè)，劉科研，鄭安剛.大數(shù)據(jù)技術(shù)在配用電系統(tǒng)的應(yīng)用[J].供用電，2015（08）.

[2]田世明，楊增輝，時志雄，卜凡鵬，蘇運.智能配用電大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].供用電，2015（08）.