泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)及應(yīng)用探討

陽 銳，劉 娜，李俊珠，徐樂西（.北京智芯微電子科技有限公司，北京000；.億陽信通股份有限公司，北京0009；.中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京00048）

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

近年來，隨著國家高科技戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的落地，對能源的消耗尤其是電能的消耗越來越多，對供電可靠性要求更高，接入設(shè)備的類型以及數(shù)量越來越多，電網(wǎng)變得越來越復(fù)雜，管理成本激增。同時互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的興起，以及電力市場的逐步開放，對傳統(tǒng)電力行業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，建設(shè)具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，中國國家電網(wǎng)集團(tuán)公司（下稱國網(wǎng)公司）在2019年全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，強(qiáng)調(diào)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”?！胺涸凇敝复魏稳?、任何物隨時、隨地地進(jìn)行信息鏈接和交互，“電力”指代電網(wǎng)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)為核心，其是廣義物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的具體表現(xiàn)形式與落地，其不僅是技術(shù)的更新，更是管理方法的提升和管理理念的創(chuàng)新，其連通電網(wǎng)內(nèi)外，實現(xiàn)電網(wǎng)新業(yè)務(wù)創(chuàng)新和服務(wù)轉(zhuǎn)型。在國網(wǎng)中的定義如下：“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將電力用戶及其設(shè)備、電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備、發(fā)電企業(yè)及其設(shè)備、供應(yīng)商及其設(shè)備以及人和物連接起來，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，為用戶、電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商和政府社會服務(wù)；以電網(wǎng)為樞紐，發(fā)揮平臺和共享作用，為全行業(yè)和更多市場主體創(chuàng)造更大機(jī)遇，提供價值服務(wù)。”

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，電網(wǎng)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出海量、多樣性等特點，挖掘電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值，助力電網(wǎng)服務(wù)水平的提升，拓展電網(wǎng)數(shù)據(jù)的創(chuàng)新應(yīng)用，成為國網(wǎng)公司的核心引擎及新增長極。國網(wǎng)現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)應(yīng)用包括低壓故障預(yù)警與研判、用戶全息畫像、用電行為分析、電力供給需求側(cè)關(guān)聯(lián)分析預(yù)測等業(yè)務(wù)。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步打通了運檢、營銷、調(diào)度和供電服務(wù)等專業(yè)平臺之間數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流的交互通道，全面實現(xiàn)業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流融合，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的全“感知”，促進(jìn)并開展創(chuàng)新業(yè)務(wù)。本文開展泛在電力物聯(lián)大數(shù)據(jù)分析平臺架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用的分析與研究，能夠為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計提供理論支持和技術(shù)積累。

本文首先介紹了大數(shù)據(jù)的概念及其特點，然后給出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的概念及其特點，接下來介紹了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺的架構(gòu)并分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)，最后舉例說明了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)源

電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)源具備多源異構(gòu)性、數(shù)據(jù)時間粒度離散、地理空間及業(yè)務(wù)空間跨度大、隱私保護(hù)及數(shù)據(jù)安全性要求高等特點，本章將深入分析泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)源的特點，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的搭建提供基礎(chǔ)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的發(fā)展，人們每天創(chuàng)造的數(shù)據(jù)成幾何級數(shù)增長，譬如2018年全球的數(shù)據(jù)總量為35 ZB，全球數(shù)據(jù)的增長速度為每年40%左右，預(yù)計到2020年全球的數(shù)據(jù)總量將達(dá)到44 ZB。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理軟件已經(jīng)無法勝任海量數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)處理。

在這樣的背景下，大數(shù)據(jù)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究及應(yīng)用熱點。大數(shù)據(jù)一詞最早出現(xiàn)在Apache Nutch開源項目中，其對大數(shù)據(jù)定義為“對網(wǎng)絡(luò)搜索索引進(jìn)行更新而需要批量處理或分析的大量數(shù)據(jù)集”。在 2011年，《Science》的“Dealing with Data”?？兄赋?，大數(shù)據(jù)的發(fā)展和使用將會對社會的發(fā)展起到巨大推動作用，各個國家開始重視大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)的研究開始蓬勃發(fā)展。自2012年以來，我國相繼出臺了一系列政策支持大數(shù)據(jù)的發(fā)展與應(yīng)用，并于2015年在貴陽市建立起全球第1家大數(shù)據(jù)交易所，習(xí)近平總書記在2018中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會的賀信中指出：“把握好大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要機(jī)遇，促進(jìn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，處理好數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)空間治理等方面的挑戰(zhàn)，需要各國加強(qiáng)交流互鑒、深化溝通合作”，積極推進(jìn)和部署國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。國網(wǎng)公司早在2017年就提出“大云物移智鏈”信息化戰(zhàn)略，將大數(shù)據(jù)作為信息化工作的重要組成部分，在2018年電網(wǎng)中接入智能電表等各類終端5.4億臺（套），采集數(shù)據(jù)日增量超過60 TB，在配網(wǎng)運檢、能耗管理、用戶服務(wù)上提供了良好的支撐。

電力泛在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)包括發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度六大環(huán)節(jié)，從數(shù)據(jù)的來源可以簡單將電網(wǎng)數(shù)據(jù)分為電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)和電網(wǎng)外部數(shù)據(jù)。電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)主要指來自于電網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)，如用采系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、廣域檢測系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)。電網(wǎng)外部數(shù)據(jù)來源于GIS供應(yīng)商、天氣、授時、政府等外部服務(wù)數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)變化的頻率上，數(shù)據(jù)也可以分為動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)主要包括運行數(shù)據(jù)、營銷數(shù)據(jù)等，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括一些如CMDB的元數(shù)據(jù)等。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)擁有volume（巨量數(shù)據(jù)）、varity（類型多樣）、velcity（運算高效）、value（產(chǎn)生價值）的4V特性，其還有如下特點：

a）數(shù)據(jù)多源異構(gòu)性。由于專業(yè)壁壘和歷史原因，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，同一份數(shù)據(jù)的來源存在多源性特點，比如用戶數(shù)據(jù)可能來源于用戶采集系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容存在較大差異性，同一個字段可能有不同的含義、精度、描述方式。如何有效地篩選并且清洗相關(guān)的數(shù)據(jù)，是構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

b）數(shù)據(jù)時間粒度離散。電網(wǎng)常見數(shù)據(jù)既有用戶采集系統(tǒng)（SCADA）這種“秒”粒度的數(shù)據(jù)，也有智能電表“分鐘”粒度的數(shù)據(jù)，也有電氣設(shè)備“小時/天”粒度的數(shù)據(jù)，甚至于某些監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到“毫秒”級別。如何分析這些多維度、粒度離散的數(shù)據(jù)，找出這些數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)挖掘分析，實現(xiàn)業(yè)務(wù)價值，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)建設(shè)的關(guān)鍵。

c）地理空間及業(yè)務(wù)空間跨度大?？臻g跨度大包含2個方面內(nèi)容，一方面是指電網(wǎng)空間跨度極大，基于地理數(shù)據(jù)（GIS）維度，如從西藏到上海，強(qiáng)調(diào)與電網(wǎng)規(guī)劃、區(qū)域發(fā)展、綜合能源網(wǎng)、需求響應(yīng)之間的關(guān)系；另一方面是指管理空間維度復(fù)雜，基于電網(wǎng)層級結(jié)構(gòu)的維度，發(fā)-輸-配-變-用各層級均有不同的設(shè)備和管理要求，其強(qiáng)調(diào)與電網(wǎng)運行、資產(chǎn)管理的關(guān)系。如何有效地對這些數(shù)據(jù)分層進(jìn)行組織，利用好這些數(shù)據(jù)，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)建設(shè)的另一個關(guān)鍵問題。

d）隱私保護(hù)及數(shù)據(jù)安全性。部分電力大數(shù)據(jù)涉及到政務(wù)民生的重要數(shù)據(jù)（臺區(qū)信息、用電數(shù)據(jù)），且留存有用戶的敏感信息（戶名、身份證號），數(shù)據(jù)敏感度高，有較高的安全防護(hù)要求，對于用戶隱私的保護(hù)和合理使用提出了更高的要求。如何在保障用戶隱私的前提下，安全存放、流轉(zhuǎn)并使用相關(guān)的數(shù)據(jù)，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的準(zhǔn)繩。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺架構(gòu)

目前，國內(nèi)外已有不少基于開源的通用大數(shù)據(jù)分析平臺，提供標(biāo)準(zhǔn)的大數(shù)據(jù)能力，同時國網(wǎng)公司在多年智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)過程中也積累不少經(jīng)驗，本文結(jié)合兩者，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺可行的架構(gòu)（見圖1）。

圖1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺業(yè)務(wù)架構(gòu)

a）數(shù)據(jù)接入層：適配各個數(shù)據(jù)源，根據(jù)定義好的統(tǒng)一模型與采集規(guī)則，完成數(shù)據(jù)的采集、清理、預(yù)處理工作。

b）基礎(chǔ)服務(wù)層：提供基本的大數(shù)據(jù)分析工具與編排工具，如流處理引擎、配置管理、規(guī)則引擎等。

c）數(shù)據(jù)服務(wù)層：提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析服務(wù)、數(shù)據(jù)展現(xiàn)服務(wù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)、資源調(diào)度服務(wù)，同時標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在此層維護(hù)。用戶可以根據(jù)自身的需求，通過相關(guān)的服務(wù)定義發(fā)布自己的業(yè)務(wù)。此外，數(shù)據(jù)服務(wù)層還對數(shù)據(jù)的訪問進(jìn)行控制。

d）業(yè)務(wù)層：主要為大數(shù)據(jù)運行的具體業(yè)務(wù)，如用戶全生命周期管理、配網(wǎng)監(jiān)控、電動車分析等，不同業(yè)務(wù)可配置自己的數(shù)據(jù)倉庫，相互獨立，互不影響。

e）展現(xiàn)層：提供Web、APP的訪問，同時提供SDK和標(biāo)準(zhǔn)接口的方式，供外部系統(tǒng)調(diào)用。

f）安全管理：主要包括用戶管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理、業(yè)務(wù)功能權(quán)限管理等，可以為平臺各個層級的接口和模塊設(shè)定相關(guān)的權(quán)限，適用于國網(wǎng)內(nèi)部多層級、多角色融合的使用場景。

g）系統(tǒng)管理：包括系統(tǒng)監(jiān)控、日志管理，實現(xiàn)系統(tǒng)自維護(hù)和審計功能。

4 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

基于以上分析，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺的關(guān)鍵技術(shù)如下。

4.1 多源多時空維度數(shù)據(jù)處理技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來源多樣化，涉及靜態(tài)、動態(tài)等處理需求不同、來源不同、時空粒度不同的數(shù)據(jù)。平臺應(yīng)該能支持統(tǒng)一的采集方式，將不同系統(tǒng)、不同格式、不同維度的數(shù)據(jù)集成到基于拓?fù)?、關(guān)系、時序的同一數(shù)據(jù)模型中，通過對數(shù)據(jù)的抽取、清洗、融合，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終為業(yè)務(wù)應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。營配用數(shù)據(jù)一體分析如圖2所示。

圖2 營配用數(shù)據(jù)一體分析

某小區(qū)營（營銷）配（配電）用（用電）一體分析，涉及到小區(qū)內(nèi)部智能電表、集中器、配電變壓器、配電臺區(qū)、營銷以及外部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時間粒度橫跨毫秒、秒、分鐘、小時、天等。在配電臺區(qū)這一層級，電網(wǎng)同步相量測量單元（PMU）數(shù)據(jù)與SCADA和智能電表數(shù)據(jù)融合可以用于分析多源數(shù)據(jù)融合狀態(tài)，進(jìn)一步闡述PMU數(shù)據(jù)中P、Q、Um、Ua之間的關(guān)系。智能電表數(shù)據(jù)和溫度等氣象數(shù)據(jù)融合可以分析溫度對系統(tǒng)有功功率和無功功率的影響，結(jié)合網(wǎng)損分析，可以做出更精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測。在營銷層面，針對單個用戶，可以進(jìn)行多時間尺度的用電行為分析，整合臺區(qū)的用戶型號，針對性地做出預(yù)測和規(guī)劃，在保證電力服務(wù)質(zhì)量的情況下有效地降低運行成本。

同時也可以按照地理空間維度對于小區(qū)、縣供電公司、市電業(yè)局等維度進(jìn)行統(tǒng)計分析和比較，找出地域和居民組成特征，更好地進(jìn)行電網(wǎng)預(yù)警和巡檢規(guī)劃，有效降低運營成本。

4.2 適應(yīng)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解析技術(shù)

電網(wǎng)在運營過程中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘與融合手段，呈現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的空間、時間冗余性，可以很好地從全景上對電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行展現(xiàn)，也可以對電網(wǎng)局部進(jìn)行多角度、多層次、多模式的精確感知，有助于電網(wǎng)業(yè)務(wù)的順利開展和新業(yè)務(wù)的發(fā)掘。

4.3 安全管控

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)涉及大量企業(yè)、個人的敏感信息，如身份證信息、戶主信息、營業(yè)額信息，這些信息切實關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和人身安全，因此大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)該有完善的安全管控體系。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺安全體系框架見圖3。

圖3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺安全體系框架

首先，平臺應(yīng)有自己的使用規(guī)章和管理制度。其次，平臺需要接入國網(wǎng)SG-I6000（國網(wǎng)信息通信一體化調(diào)度運行支撐平臺）系統(tǒng)中，完成對系統(tǒng)運行指標(biāo)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)指標(biāo)的監(jiān)控。

平臺安全框架從下往上分為3層，底層主要是安全策略的執(zhí)行引擎，存儲關(guān)于文件、數(shù)據(jù)庫、緩存的安全控制策略以及執(zhí)行引擎，根據(jù)用戶訪問請求讀取相關(guān)的策略并執(zhí)行；此外，還包括國網(wǎng)統(tǒng)一權(quán)限平臺（SG-ISC）的集成，完成對用戶的統(tǒng)一認(rèn)證、權(quán)限管理。中間層是安全管理服務(wù)層，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺的多租戶管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理以及日志和審計管理工作。頂層為安全接口層，包括獨立安全策略接口、數(shù)據(jù)接口以及使用于移動環(huán)境的軟件開發(fā)套件（SDK）包，其主要涉及的技術(shù)包括多租戶與訪問隔離技術(shù)、數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護(hù)技術(shù)、安全數(shù)據(jù)交易技術(shù)。

5 電力泛在物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

經(jīng)過多年的建設(shè)，國網(wǎng)公司逐步完善了電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺。參考各國經(jīng)驗以及國網(wǎng)公司的分析研究，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)主要集中在3個方面：：社會、政府和相關(guān)行業(yè)服務(wù)；電力用戶服務(wù)；電網(wǎng)自身的創(chuàng)新和運營。2019年，國網(wǎng)在“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱”中明確大數(shù)據(jù)平臺/中心作為內(nèi)部業(yè)務(wù)和外部業(yè)務(wù)的支撐，涉及業(yè)務(wù)包括提升客戶服務(wù)水平，提升企業(yè)經(jīng)營績效，提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行，促進(jìn)清潔能源消納，打造智慧綜合服務(wù)平臺，培育發(fā)展信息業(yè)務(wù)，構(gòu)建能源生態(tài)體系。

目前，電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的建設(shè)已經(jīng)取得了初步成效，并且圍繞以上業(yè)務(wù)方向進(jìn)行積極探討，本章選擇部分業(yè)務(wù)方向，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用前景進(jìn)行一些探討。

5.1 虛擬電廠

隨著國家大力推進(jìn)綠色能源戰(zhàn)略，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電獲得了長足的發(fā)展，這些新能源供電系統(tǒng)并網(wǎng)后帶來了一些問題。首先，大規(guī)模新能源系統(tǒng)并網(wǎng)后，其輸出功率受自然條件影響較大，如風(fēng)力能源一般晚上的電力較強(qiáng)、光伏晚上沒有電力，對電網(wǎng)沖擊較大，需要進(jìn)行調(diào)峰和調(diào)度。其次，如果采用分布式供能系統(tǒng)，則會引起雙向潮流問題、無功電壓不穩(wěn)問題。為了適應(yīng)新能源的接入，國網(wǎng)公司大力推進(jìn)虛擬電廠，虛擬電廠是一種“源網(wǎng)荷儲”系統(tǒng)，包含“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能”的整體電網(wǎng)解決方案，期望解決清潔能源消納過程中電網(wǎng)波動性等問題，推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

虛擬電廠的核心是電網(wǎng)供需側(cè)協(xié)調(diào)，是基于大數(shù)據(jù)的分析協(xié)調(diào)。在需求側(cè)，預(yù)測用戶負(fù)荷，聚合可控負(fù)荷，提高電網(wǎng)可調(diào)控容量占比，提升電網(wǎng)對新能源的接納能力；在供給側(cè)，將分布式新能源聚合成一個實體，通過協(xié)調(diào)控制、智能計量和源荷預(yù)測，解決分布式新能源接入成本高和無序并網(wǎng)的問題，提高分布式供電系統(tǒng)的接納能力；同時，通過市場分析，搭配營銷手段，促進(jìn)用戶錯峰用電，減少電網(wǎng)波動。大數(shù)據(jù)平臺虛擬電廠控制中心業(yè)務(wù)如圖4所示。

圖4 大數(shù)據(jù)平臺業(yè)務(wù)——虛擬電廠控制

首先，獲取虛擬電廠范圍內(nèi)的各項數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)等。然后，通過大數(shù)據(jù)建模以及AI學(xué)習(xí)，對供給、需求以及儲能站進(jìn)行分析和預(yù)測。將預(yù)測結(jié)果與市場行情結(jié)合，撮合交易，促進(jìn)供需協(xié)調(diào)，最終實現(xiàn)新能源的順利入網(wǎng)。

5.2 智慧樓宇/智慧園區(qū)能源管理

國網(wǎng)公司在運營過程中，積累了大量的數(shù)據(jù)，具有一整套的電力能源并網(wǎng)、監(jiān)控、計量、計費、交易、運維等業(yè)務(wù)流程和相關(guān)的支撐系統(tǒng)，在提供優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)服務(wù)的同時，也開放自身能力、知識和平臺，旨在為用戶提供高價值的增值服務(wù)，如面向智慧樓宇/智慧園區(qū)的能源管理精細(xì)化服務(wù)。

作為樓宇或者園區(qū)的業(yè)主，目前能獲取的包括園區(qū)總電表數(shù)據(jù)、分用戶電表數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)粒度較粗，而不能掌握專業(yè)的細(xì)粒度數(shù)據(jù)，且缺少對于專業(yè)數(shù)據(jù)的分析能力，造成園區(qū)的能耗管理相對比較粗獷，電力使用量大，運營成本較高。國網(wǎng)公司在智慧能源綜合服務(wù)平臺中，開放配電網(wǎng)、用電網(wǎng)的監(jiān)測能力，用電數(shù)據(jù)分析能力，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析平臺和已有知識，為業(yè)主提供一站式能耗管理方案（見圖5）。

圖5 智慧樓宇——園區(qū)能源管理

業(yè)主可以通過應(yīng)用查看園區(qū)內(nèi)電網(wǎng)設(shè)備的運行情況，監(jiān)控電網(wǎng)質(zhì)量和運行指標(biāo)，并且能通過用電分析進(jìn)行園區(qū)內(nèi)部的用電分析。用電分析通過大數(shù)據(jù)平臺完成對園區(qū)能耗、能效的評估，通過大數(shù)據(jù)計算與知識庫，形成節(jié)能方案，并且督導(dǎo)節(jié)能方案的執(zhí)行，最終評估節(jié)能效率，核算相關(guān)費用，實現(xiàn)用戶能耗的優(yōu)化，流程如圖6所示。

圖6 大數(shù)據(jù)平臺業(yè)務(wù)——園區(qū)節(jié)能方案能耗計算流程

5.3 用戶（用電）行為分析

傳統(tǒng)的用戶行為分析主要完成對用戶的初步分類，通過用戶類型典型數(shù)據(jù)以及已有的歷史數(shù)據(jù)，對用戶的用電行為進(jìn)行預(yù)測，這種負(fù)荷預(yù)測相對偏差較大，對于電力設(shè)備需要預(yù)留更大的余量，無法提高設(shè)備利用率。而通過大數(shù)據(jù)平臺，可以針對用戶進(jìn)行細(xì)粒度的用戶畫像和分類，引入預(yù)測影響因子，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析深入精準(zhǔn)地預(yù)測用戶的負(fù)荷，有效提升設(shè)備的利用率，其具體的分析流程如圖7所示。

用戶行為分析的數(shù)據(jù)主要來源于用戶采集系統(tǒng)、配網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)，匯聚相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過模糊算法、聚類算法、最小二乘法、回歸方法等算法對于電力用戶進(jìn)行詳細(xì)的分類。也可以采用逆向分析的方法，從營銷已歸類的用戶特點出發(fā)，通過熵權(quán)法分析匹配現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點，驗證分類正確性，并進(jìn)一步對用戶進(jìn)行畫像。國網(wǎng)公司可以針對不同的用戶提供有針對性的服務(wù)，有效提升服務(wù)滿意度。

圖7 大數(shù)據(jù)平臺業(yè)務(wù)——用戶行為分析流程

在進(jìn)行用戶分析前，還需要引入影響因子，包括以下3類。

a）用戶影響因子，指用戶因為自身原因?qū)е掠秒娦袨橛休^大的波動，這類因子可以根據(jù)用戶的歷史數(shù)據(jù)、用戶提交的用電計劃、用戶經(jīng)營情況進(jìn)行分析計算。

b）自然環(huán)境影響因子，指影響用戶用電行為的環(huán)境因素，如溫度、濕度、風(fēng)力等，這些環(huán)境變量與用戶的用電曲線進(jìn)行融合與分析，可以恰當(dāng)?shù)睾Y選出受環(huán)境影響較大的用電行為。

c）社會環(huán)境因子，主要包括節(jié)假日、重點事件和突發(fā)事件等，如春節(jié)、十一、兩會、廣交會等，除節(jié)假日外，突發(fā)事件與重點事件較多，因子的隨機(jī)性和不確定性較大，需要對此類因子進(jìn)行手動選擇和篩選。

適用于電力行業(yè)的分析內(nèi)容包括電力用戶的分類及細(xì)分建模研究、電力用戶用電負(fù)荷研究、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)預(yù)警與故障率預(yù)測、電價與激勵下的電力用戶響應(yīng)行為研究等。在分析用戶用電行為時，可結(jié)合負(fù)荷分析方法、聚類算法、負(fù)荷預(yù)測算法和回歸方法等對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，尋找數(shù)據(jù)間存在的聯(lián)系與規(guī)律，建立不同負(fù)荷類型的用戶模型，對用戶用電行為進(jìn)行全面分析預(yù)測，基于云計算的K-Means算法是目前用戶分析的主流算法。

最后，通過預(yù)測結(jié)果和實際用戶用電數(shù)據(jù)的差異分析，調(diào)整迭代用戶分類和分析模型，有助于更精準(zhǔn)地完成用戶負(fù)荷預(yù)測工作。

6 結(jié)束語

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為國網(wǎng)公司的核心戰(zhàn)略，大數(shù)據(jù)平臺對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義，其提供了標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，豐富了分析模式，有助于現(xiàn)有業(yè)務(wù)的提升和新業(yè)務(wù)的開展。本文提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺架構(gòu)，同時闡述了相關(guān)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)以及典型應(yīng)用場景，能夠為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計提供理論支持和技術(shù)積累。