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(zhǎng)。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(jìn)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(qiáng)大的動(dòng)力。本文首先介紹大數(shù)據(jù)的概念，并對(duì)電力大數(shù)據(jù)的分類及特征進(jìn)行分析，最后通過(guò)典型案例闡述電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：配用電系統(tǒng)；電力大數(shù)據(jù)；應(yīng)用場(chǎng)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(shí)代：生活、工作、思維的大變革》一書(shū)中前瞻性地指出，大數(shù)據(jù)帶來(lái)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(kāi)啟了大時(shí)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(fèi)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(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)發(fā)布《中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書(shū)》，將 2013 年定為“中國(guó)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(shí)代和云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)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(lái)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(gè)環(huán)節(jié)，主要有下面幾點(diǎn)：一是電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；二是電力企業(yè)營(yíng)銷數(shù)據(jù)，如交易電價(jià)、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(gè)特點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)體量大：常規(guī)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)包含數(shù)十萬(wàn)個(gè)采集點(diǎn)；配用電、數(shù)據(jù)中心將達(dá)到千萬(wàn)級(jí)；

（2）數(shù)據(jù)類型繁多：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、時(shí)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(jià)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(shì)分析

我們現(xiàn)在面臨著一個(gè)全新的形勢(shì)，我們國(guó)家提出了“中國(guó)制造2025”，國(guó)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(kāi)始，國(guó)網(wǎng)公司領(lǐng)導(dǎo)也提出了強(qiáng)化公司運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和大數(shù)據(jù)挖掘的各項(xiàng)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(zhǎng)，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(qiáng)集中管理，實(shí)現(xiàn)全公司信息共享，強(qiáng)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(jià)值，是現(xiàn)階段及未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

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

在2012年的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，IBM曾與加利福尼亞太平洋燃?xì)怆娏竞推囍圃焐瘫咎锖献鳎斎氪罅康男畔ⅲ缙囯姵仉娏浚嚨奈恢茫刻鞎r(shí)間和附近的充電站的可用插槽等，IBM開(kāi)發(fā)了一套復(fù)雜的預(yù)測(cè)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(guò)分析個(gè)多數(shù)據(jù)源大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流和歷史數(shù)據(jù)，這樣可以確定司機(jī)為汽車最佳充電的時(shí)間和地點(diǎn)，并揭示最佳點(diǎn)的充電站。該車的電池指示燈告訴司機(jī)何時(shí)充電，電網(wǎng)的使用數(shù)據(jù)可以通過(guò)設(shè)備采集來(lái)管理電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)據(jù)分析實(shí)踐-重要時(shí)期配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)警分析（以山東公司作為國(guó)網(wǎng)公司-用電負(fù)荷分析的試點(diǎn)單位）

2.3.1 提升對(duì)用電負(fù)荷波動(dòng)情況的觀測(cè)能力

在某些重要時(shí)期，如一年內(nèi)氣溫最高或最低期間、重大社會(huì)活動(dòng)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(dòng)，電力公司也會(huì)對(duì)特殊時(shí)期如迎峰度夏、春節(jié)保電等采取措施。

2.3.2 提升對(duì)配電變壓器運(yùn)行情況的預(yù)判能力

因配電變壓器的負(fù)載狀況對(duì)其運(yùn)行工況有直接影響，且現(xiàn)階段對(duì)配電變壓器的運(yùn)行狀況、負(fù)載情況普遍處于事后處理階段，缺乏對(duì)其運(yùn)行、負(fù)載的預(yù)判性工作，因而，以上時(shí)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(guò)使用智能電表等智能終端設(shè)備可采集整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及采集大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；并結(jié)合電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析和模型。對(duì)配電變壓器過(guò)載情況進(jìn)行預(yù)警分析，實(shí)現(xiàn)配電、用電、物資等環(huán)節(jié)的互動(dòng)，推動(dòng)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(yíng)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(kāi)展配變重過(guò)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(duì)配變重過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)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(shí)踐-新加坡能源服務(wù)公司

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

2.5 數(shù)據(jù)管理實(shí)踐-某國(guó)有銀行

他們?cè)O(shè)置了數(shù)據(jù)管理委員會(huì)，作為數(shù)據(jù)管理的最高決策機(jī)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(gè)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(gè)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(xiàng)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(kāi)展?fàn)I配貫通、“七結(jié)合”等工作過(guò)程中積累了一定的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和工作成果，在工作推進(jìn)過(guò)程中，我們清晰地發(fā)現(xiàn)，如何將數(shù)據(jù)作為資產(chǎn)進(jìn)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(guò)分析挖掘出數(shù)據(jù)潛在的價(jià)值，最終影響公司的財(cái)務(wù)表現(xiàn)。

現(xiàn)公司承擔(dān)的電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等任務(wù)愈加繁重，工作量不斷增長(zhǎng)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(tái)，實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)資產(chǎn)信息，以數(shù)據(jù)為紐帶，加強(qiáng)各部門間協(xié)同合作，才能促進(jìn)公司生產(chǎn)力提升。目前，公司存在如下幾個(gè)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(shí)別度不到，影響數(shù)據(jù)運(yùn)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(jī)制，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的“豎井”式運(yùn)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(yíng)銷側(cè)數(shù)據(jù)，然而，這兩個(gè)系統(tǒng)由不同的部門來(lái)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(méi)有明確，沒(méi)有設(shè)立專門的部門來(lái)集中各種分散的數(shù)據(jù)，更談不上對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化管理及維護(hù)。

3.1.4 思維滯后

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

3.2 展望

數(shù)據(jù)化能力發(fā)展方面通常會(huì)有下面這些內(nèi)容，從數(shù)據(jù)未來(lái)管理的組織，數(shù)據(jù)資產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，到技術(shù)平臺(tái)，最后是要把數(shù)據(jù)的價(jià)值變現(xiàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)。在這個(gè)里面我們就需要換一個(gè)角度來(lái)看，首先我們要把數(shù)據(jù)當(dāng)做企業(yè)的一項(xiàng)戰(zhàn)略資產(chǎn)去看待，第二個(gè)就是在這樣一個(gè)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(guò)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(lái)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理架構(gòu)的完善，同時(shí)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(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)資產(chǎn)管控部門由“成本中心”變?yōu)椤袄麧?rùn)中心”。

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

數(shù)據(jù)的開(kāi)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(wèn)題。需要數(shù)據(jù)擁有者持有開(kāi)放積極的心態(tài)，通過(guò)項(xiàng)目合作、服務(wù)支撐、資源互換等多種創(chuàng)新方式去實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的開(kāi)放共享，才能最大限度發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。

在“能源互聯(lián)網(wǎng)+新電改”的背景下，在“大數(shù)據(jù)+云計(jì)算”的新時(shí)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(jìn)信息化和工業(yè)化深度融合，給電力行業(yè)帶來(lái)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(dòng)電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)節(jié)能減排和高效利用，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的服務(wù)，示范電力先行具有重要意義。

4 結(jié)語(yǔ)

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(duì)配用電大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理和分析，是實(shí)現(xiàn)配用電系統(tǒng)智能化的技術(shù)保證，同時(shí)，還將產(chǎn)生出新的價(jià)值、支撐新的業(yè)務(wù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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