大數(shù)據(jù)的綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)思考分析

楊 波，蘇 蕊，溫金梅，祝唯微，張 建

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部 甘肅 蘭州 730050）

1 引言

大數(shù)據(jù)時(shí)代下綜合能源逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變成為智慧綜合能源服務(wù)模式，為能源企業(yè)與行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供活力，而且在大數(shù)據(jù)管控與運(yùn)營(yíng)的幫助下，傳統(tǒng)能源生產(chǎn)、利用方式也不斷創(chuàng)新，逐漸體現(xiàn)出綜合能源高效化的特點(diǎn)。大數(shù)據(jù)對(duì)于綜合能源而言具有非常顯著的效果，但是在整體行業(yè)環(huán)境下依然有很大的進(jìn)步空間，需要深入挖掘大數(shù)據(jù)綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)的新型技術(shù)，促使綜合能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到全新的發(fā)展階段。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下呈現(xiàn)出諸多發(fā)展需求。為此，下面以大數(shù)據(jù)下的綜合能源為對(duì)象，探討管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

2 綜合能源在大數(shù)據(jù)背景下的轉(zhuǎn)型方向

綜合能源轉(zhuǎn)型與升級(jí)，從能源服務(wù)業(yè)務(wù)基本模式與體制角度分析，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到作為傳統(tǒng)行業(yè)要想真正實(shí)現(xiàn)向綜合能源服務(wù)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，必須要以“互聯(lián)網(wǎng)+”為背景，拓寬能源服務(wù)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用能源管理平臺(tái)與軟件，將所有能源耗損數(shù)據(jù)加以整合，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)展開分析，而且建立針對(duì)性的檔案，提出綜合能源節(jié)能的可行建議[1]。如此一來(lái)，不僅能夠體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)技術(shù)在綜合能源領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)，還可以對(duì)能源服務(wù)模式加以創(chuàng)新。

其次，現(xiàn)階段能源資源不斷優(yōu)化，其中泛能網(wǎng)項(xiàng)目得到廣大從業(yè)者的關(guān)注，連接大型集中式發(fā)電機(jī)組與分布式可再生發(fā)電端，其本質(zhì)在于互聯(lián)網(wǎng)與可再生能源的有機(jī)融合。所有新能源技術(shù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代下不斷發(fā)展，也使得能源供應(yīng)類型具備多元化特征。為了滿足能源需求，使能源供給得到優(yōu)化，要在成本、污染排放等方面做好創(chuàng)新與改革。

最后，傳統(tǒng)設(shè)備裝備在大數(shù)據(jù)環(huán)境下逐漸向綜合能源服務(wù)過(guò)渡，現(xiàn)階段綜合能源有關(guān)技術(shù)與設(shè)備也越來(lái)越多樣化，而且應(yīng)用領(lǐng)域拓寬。在“互聯(lián)網(wǎng)+”作用下也創(chuàng)建了云平臺(tái)和智慧綜合能源服務(wù)平臺(tái)等，使得綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)效果更為理想，也充分實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)和綜合能源的整合[2]。

3 大數(shù)據(jù)綜合能源的優(yōu)勢(shì)

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)，主要應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綜合能源一體化的目標(biāo)，也有利于加強(qiáng)綜合能源管控均衡性，實(shí)現(xiàn)協(xié)同互動(dòng)、低碳環(huán)保的目標(biāo)。綜合能源在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，具有多能互補(bǔ)特點(diǎn)，其本質(zhì)是多能耦合、協(xié)同互補(bǔ)，所有可再生能源的時(shí)間、空間之間互補(bǔ)，遵循因地制宜原則使集成供能基礎(chǔ)設(shè)施更加完善。利用智能化管理手段達(dá)到多能協(xié)同供應(yīng)以及能源綜合梯級(jí)利用的效果。除此之外，綜合能源與大數(shù)據(jù)技術(shù)整合之后，也有利于實(shí)現(xiàn)物理和信息的深度結(jié)合。因?yàn)榫C合智慧能源系統(tǒng)的覆蓋范圍比較廣，而且系統(tǒng)中所有信息數(shù)據(jù)共享。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，提高綜合能源系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，也逐漸具備了智能化、信息化、自動(dòng)化的特征，使得物理和信息能夠高度融合[3]。綜合能源系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)的作用下，從原本的單一生產(chǎn)、傳輸、儲(chǔ)存模式，經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新之后，逐漸轉(zhuǎn)變成為一體化自我平衡綜合能源模式。此模式在能源企業(yè)中實(shí)現(xiàn)了源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)這一目標(biāo)。根據(jù)市場(chǎng)中的供需關(guān)系與價(jià)格機(jī)制，加強(qiáng)能源供應(yīng)靈活性，而且充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用，達(dá)到綜合能源供需儲(chǔ)一體化目的。

4 綜合能源管控運(yùn)營(yíng)技術(shù)與現(xiàn)狀

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀

對(duì)比其他國(guó)家在綜合能源方面的研究與發(fā)展，我國(guó)整體來(lái)說(shuō)起步相對(duì)較晚，是從2001年才開始有專門針對(duì)綜合能源智能化方面的研究。在智能電網(wǎng)與配電網(wǎng)基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)原有的綜合能源體系結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改造，充分融合大數(shù)據(jù)技術(shù)?，F(xiàn)階段，綜合能源系統(tǒng)依然在不斷發(fā)展與完善的階段，而且系統(tǒng)本身是以電為核心，搭配清潔能源。為了使能源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)全方位發(fā)展，在綜合能源體系建設(shè)方面給予極大的重視，而且專門成立國(guó)家能源委員會(huì)，促進(jìn)綜合能源改革與創(chuàng)新，綜合能源運(yùn)營(yíng)管控技術(shù)方面也開始加強(qiáng)研究。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)環(huán)境下，加強(qiáng)了綜合能源相關(guān)技術(shù)的推廣，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)我國(guó)綜合能源系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展。

4.2 管控運(yùn)營(yíng)技術(shù)

能源轉(zhuǎn)化技術(shù)：提高綜合能源利用效率，一般會(huì)優(yōu)先選擇能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一次、二次能源轉(zhuǎn)換，而且可以提高能源利用的價(jià)值。這里提到的一次能源主要包括太陽(yáng)能、生物能這一類可再生清潔能源與不可再生能源，而二次電源則是以電能為主。

基于目前綜合智慧能源系統(tǒng)，能源轉(zhuǎn)換技術(shù)得到相對(duì)廣泛的應(yīng)用，主要有太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)和風(fēng)電轉(zhuǎn)化技術(shù)兩種。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)包含光化學(xué)發(fā)電、光生物發(fā)電和光伏發(fā)電等。采用光伏發(fā)電技術(shù)，通過(guò)太陽(yáng)能及半導(dǎo)體電子器件將太陽(yáng)光輻射能吸收，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化之后成為電能，這是現(xiàn)階段太陽(yáng)能發(fā)電最為主要的技術(shù)手段。風(fēng)電轉(zhuǎn)化技術(shù)同樣是通過(guò)風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程中通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到資源轉(zhuǎn)換利用的目的。

4.3 冷熱電三聯(lián)供CCHP

冷熱電三聯(lián)供CCHP是在傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)CHP基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新與拓展，釋放熱量之后得到回收與利用，并且在空間加熱、空間冷卻等領(lǐng)域作為必需的熱源。這一技術(shù)一般在建筑物空調(diào)這一類設(shè)備中比較常見。吸收式制冷機(jī)形成電能和廢熱，兩者經(jīng)過(guò)變化能夠滿足運(yùn)行需求。對(duì)比相對(duì)獨(dú)立的電力系統(tǒng)與供熱系統(tǒng)，冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能源效率更高，而且不需要在燃料與能源這兩個(gè)方面投入過(guò)多成本，可保證經(jīng)濟(jì)效益。將該技術(shù)和可再生能源充分融合，也有利于優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型與二氧化碳減排效果，從而緩解溫室效應(yīng)對(duì)環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)的影響。

4.4 熱泵技術(shù)

所有新能源供熱技術(shù)當(dāng)中，熱泵最具代表性。通過(guò)制冷系統(tǒng)熱循環(huán)實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷匚矬w的傳遞，達(dá)到加熱水與采暖的效果。為此，運(yùn)行過(guò)程中熱泵必須要有外部環(huán)境熱能作為前提條件，當(dāng)流量溫度得到提升之后，對(duì)于電能的需求也會(huì)隨之增加。所以，低溫?zé)嵩春图訜崮軠夭畈荒苓^(guò)高。熱泵制冷管道內(nèi)部安裝了特殊的閥門，其作用在于制冷循環(huán)反向作業(yè)，所以熱爆除了具有加熱的效果外，也能夠起到冷卻空間的作用。

5 大數(shù)據(jù)綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平逐漸提升，對(duì)于綜合能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而言是不可或缺的推動(dòng)力。為了能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)和綜合能源服務(wù)的整合，不僅是能源企業(yè)需要研究的重點(diǎn)問(wèn)題，也是現(xiàn)階段我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)必須要面對(duì)的問(wèn)題。為此，針對(duì)大數(shù)據(jù)綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)的應(yīng)用提出4點(diǎn)建議。

5.1 創(chuàng)新綜合能源服務(wù)理念

處在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，能源企業(yè)與行業(yè)必須要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展理念和思維，認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)對(duì)于綜合能源的優(yōu)化作用，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)和綜合能源管控運(yùn)營(yíng)的整合，拓寬綜合能源服務(wù)發(fā)展空間。對(duì)于能源企業(yè)而言，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)提高綜合能源管控運(yùn)營(yíng)效果，不斷完善綜合能源服務(wù)模式，以期能夠適應(yīng)當(dāng)前能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[4]。

5.2 加強(qiáng)綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)統(tǒng)籌

為了使大數(shù)據(jù)技術(shù)和綜合能源更加深度的結(jié)合，結(jié)合我國(guó)當(dāng)前基本國(guó)情，能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及能源分布情況，確定大數(shù)據(jù)在綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用思路，從而展開統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)需要明確綜合能源服務(wù)體系所包含的層次，重點(diǎn)體現(xiàn)多層次耦合。根據(jù)能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，總結(jié)分布結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向，確定大數(shù)據(jù)技術(shù)和管控運(yùn)營(yíng)技術(shù)的結(jié)合切入點(diǎn)。在能源特征、消耗現(xiàn)狀等綜合因素的作用下，不斷完善綜合能源運(yùn)營(yíng)與管控與運(yùn)營(yíng)體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)在其中的優(yōu)勢(shì)[5]。

5.3 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

為了使大數(shù)據(jù)在綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)中更加全方位的應(yīng)用，應(yīng)該要做好技術(shù)創(chuàng)新工作。比較常見的技術(shù)種類有智慧能源控制、信息傳輸、服務(wù)互動(dòng)等，建議采用云計(jì)算技術(shù)完善智慧綜合能源服務(wù)體系，而且憑借互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，豐富綜合能源數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)谋憬菪?。借助云?jì)算技術(shù)也能夠加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新效率，保證綜合能源服務(wù)各項(xiàng)環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)安全性，提升管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)水平[6]。

5.4 加強(qiáng)監(jiān)督與管理

大數(shù)據(jù)下的綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)工作，在全新的行業(yè)環(huán)境下務(wù)必要做好監(jiān)督管理，確保其能夠在能源產(chǎn)業(yè)下實(shí)現(xiàn)有序發(fā)展。按照當(dāng)前綜合能源發(fā)展需求，對(duì)現(xiàn)有監(jiān)管制度進(jìn)行完善，加強(qiáng)與大數(shù)據(jù)的適應(yīng)性，所采取的監(jiān)管方法也要與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，在原本人工監(jiān)督管理基礎(chǔ)上采取更加信息化、智能化的監(jiān)管方式，著重體現(xiàn)監(jiān)管模式層次性，為大數(shù)據(jù)中的綜合能源管控與運(yùn)營(yíng)賦予規(guī)范性、公正性、公平性等特點(diǎn)[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)也開始朝著數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化的方向不斷前進(jìn)?；诖髷?shù)據(jù)環(huán)境下，綜合能源的管控與運(yùn)營(yíng)需要在實(shí)踐過(guò)程中創(chuàng)新，采取更加先進(jìn)的管控與運(yùn)營(yíng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧綜合能源服務(wù)水平的提升，幫助我國(guó)能源企業(yè)適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，也有利于提高企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，完善綜合能源服務(wù)模式。不僅可以達(dá)到綜合能源服務(wù)一體化這一目標(biāo)，也有利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)綜合能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。