淺談大數據在能源行業的應用

◆劉愛芹

淺談大數據在能源行業的應用

◆劉愛芹

(山東物流集團清恒能源有限公司 山東 250000)

隨著能源供給的重大改革，在節能減排等新的產業布局要求下，本文分析了能源行業大數據的技術特征，總結了現階段大數據技術在能源行業應用的基本場景和特點，探討了其技術特征下的應用實踐要點，對今后大數據在能源行業的使用提出了建設性意見。

大數據；能源行業；應用

1 大數據技術在能源行業的應用時代背景

我國進入新時代，經濟結構調整，產業布局發生重要變化，節能減排已經成為能源企業面對的、不可回避的突出問題。目前跟隨著時代的發展步伐，在“互聯網+”的背景及大數據技術下，大數據技術在能源行業上的應用凸顯了驕人的效能，基于大數據平臺立足于能源行業進行相應研究和綜合性服務，對于提高能源企業的能效水平凸顯顯著作用。

大數據技術對于數據的處理，有著數據承載量大、所支持處理數據的類型多樣性、商業化高能效、處理速度快等許多特點[1]。在能源行業發展過程中，必然需要將相關行業信息和行業本身相結合，實現能源互聯網是這一高級目標，進而實現利用現有成熟穩定的信息通信基礎設施與能源基礎設施的融為一體，提升行業產能、生產效能、降低排放。

2 大數據的使用具體體現

大數據存在于能源互聯網海量信息種類繁多，且體量巨大。大數據技術在能源行業使用實踐中，就能源大數據的數據來源，一方面來自于企業與能源相關的數據，其中包含了生產企業的輸出、經營管理的基本情況、設備用能轉移等多方面的數據源，另一方面來自于用戶在使用過程中體現出來的跟隨市場波動、季節性、區域性特點，綜合分析該領域數據特征可概括數據即能量、數據即交互、數據即共情[2]。

在能源企業構建新的產能結構中，信息處理實時性在能源物聯網的運維中緊密跟隨產業發展、預告行業發展趨勢，為能源企業、行業發展提供前瞻性決策依據。現階段藉由能源大數據服務平臺的支持，在能效對標、節能技術改造、節能潛力挖掘和能效提升等方面能源企業存在著可以深挖的升級空間，從工作實踐來看，其效能發揮體現在：推動企業節能技術改造的有效實施，提高生產工藝工序優化、能源管理水平，提升節能措施、理念的發展和提高。從能源行業整體布局的視角，有利于協助政府深入挖掘區域內企業能源數據所蘊含的潛在價值，進而分析能源行業所服務的其他行業的用能趨勢、規律，為政府部門在產業發展、結構轉型升級等方面提供有力的信息數據支持。

3 大數據在能源行業應用的要點

總結前人的研究，從系統分析的角度審視大數據的采集、分析技術。綜合考量國內對于能源大數據服務的初步研究發現，從信息理論視角分析大數據的使用，基于能源互聯網的海量監測數據過程中首先提取數據，并就數據特征進行分析與歸納，基于以上過程為決策提供依據，構建了基于多層模式的數據融合方案[3]。能源互聯網，是一個信息與能源相融合的綜合、互聯、互通的體系，所構成單元的“局域網”的能量自治單元以微網、分布式能源存在。能源互聯網與互聯網構建理念相似，均是從底層指向上層，在開放、對等、互聯、開放的原則下，有著能量自治單元相似屬性的相關數據分享藉由micro-web等載體實現。同時能源互聯網有著能源雙向按需傳輸的特征，并在使用過程中實現動態平衡，借助于開放對等的體系，實現能源與信息一體化架構。在能源網發展分布與集中相結合的大趨勢下，需要能源互聯網相對于能源網起到相輔相成的作用。

在大數據技術使用中，必須了解其固有的特點，主要涵蓋產生、采集、存儲等生命周期管理。站在數據存儲的角度，海量的數據的達到與存取必須達到有效、快速、可靠等幾個基本特質，具體的表現形式是其存儲的容量巨大與一般意義的數據存儲差別較大、其存儲設備呈集群分布式，數量眾多，需要合理結構協調，必須協同提高計算能力數據，提高歸倉、云存儲、虛擬存儲等硬軟件的研究[4]。站在數據管理的角度，大數據面對的是各類種類繁多、結構不一的數據，對非結構化數據的組織、清洗等基本過程應采用特別的手段與策略，減少與避免數據的冗余，實現多樣性多源性異構數據中，快速高效提取有效信息，提高數據共享、管理及服務的有效性效率。兼顧內在聯系和數據特性，確保一方面數據可以修改與擴充，另一方面確保數據的獨立性不被其他因素干擾，可靠性不產生波動、安全性健壯無風險。在數據分析與決策支持方面，大數據需要重視深入探究其挖掘技術，對信息的深度加工、有效表達要進行進一步的研究。

綜合前人的研究，聚類分析、機器學習、自然語言處理、遺傳算法、神經網絡、數據挖掘、回歸分析、分類分析、關聯規則學習、數據融合與集成、情感分析、空間分析、時間序列分析等是大數據較為流行的分析技術。考量信息安全方面因素，信息安全主要是指信息安全防御，要從被動的單項和滯后防御轉變為多個層級、層次的多端防御模式，更要從被動向主動防御轉變。在支撐多個種類終端的開放、互動能力的基礎上，采取其他技術加強所承載信息的完整、可用、機密等特性，歷史研究中采取的方式，主要集中在可信計算、智能分析等新技術。使得應對黑客攻擊及各種災害等危害的防御可靠，避免信息系統的破壞，需要正確處理大數據的開放與安全兩個方面的內容。考量大數據展現的方面，大數據所承載的數據如果沒有相應的展示方式就無法呈現，需要把握數據的內在特征及規律，綜合運用CAD、空間信息流、計算機圖形學和人機交互等技術。通過以上過程，將存在于差異性物理系統承載的數據，直觀、互動的內在聯系，經可視化展現，由虛擬現實的方式靈活呈現，經由以上途徑把復雜的、抽象的數據轉化為可以交互的、便于識別的圖形。

4 大數據就在能源行業使用的一般規律思考

將大數據技術應用于能源行業，不得不考慮大數據應用的一般規律。大數據技術在能源行業的應用結合、發展可以概括為三個階段。首先，需要考慮的是采集數據階段，主要是指能源行業設涉及數據的信息化和數字化，以及隨后的消化、轉化階段。大數據技術的實現迫切需要依賴通訊，以信息通信為具體載體，采集分析能源用戶相關行為相關的數據，涉及的主要數據因能源行業的服務對象不同而有所差異，但客戶管理、業務行銷以及GIS等方面數據具備共同性。基于共性數據和差異性數據為采集目標，為下一數據分析層提供服務，在優化能源相關運行、管理系統的使用方面，全面、可信數據是提高處理效率的前提。處在第二層級的是數據智能化階段，需要綜合應用大數據分析方法，可采用描述、診斷、預測、指導的類型分析，增強指向性，促進產業鏈各環節產生和附加數據信息溝通交互。在能源行業基礎設施中必須重視信息交互，在能源互聯網運維中分層級融合信息流與能量流，使之一體化。處在流程最末尾的階段為能源和信息的有機融合階段［5］，其特征升級，在上兩個層級的基礎上，信息通信基礎設施尋找與能源基礎設施的契合點，融為一體化進程，即能源互聯網階段，凸顯數據的應用與交互作用。但在實際應用過程中，意圖達到、實現能源互聯網必須考慮其開放、對等、互聯、分享等基本特征與屬性，也決定了其實時交換要求更高能量和信息的轉化［8］，同時通過整個網絡的設備、設施信息通信，在相應基礎建設條件的保障下，進行必要的是實時監測，考量數據通訊不同之間的差異，充分發掘歷史和實時數據，對海量、不同類別、結構性差異予以兼容，進而提升基于大數據技術供給的能源互聯網的運行管理，綜合提高其性能優化，給予決策足夠支撐。

應用大數據技術構建能源互聯網，具備多能、開放、交互和共享等基本特征，是一個內部和外部數據共同構成的大數據系統，這是一個龐大而繁復的系統，綜合能源生產、配送、消費系統等各個系統間有效數據信息通信，達到高度融合，擴展信息觸角。一般來說，其運行、規劃受到來自于外部環境、參與者的特性的雙重作用［6］。大數據經過采集后，在進行預處理環節的提取，必要的數據還需要相應的存儲和管理。進而，實現大數據指向性的分析乃至挖掘，將抽象等特征值數據由可視化等技術構成能源互聯網，與人工智能、機器學習技術相結合，大數據在能源行業的應用及研究已經起步，但是仍面臨很多困難。從新舊動能轉換和行業轉型升級的角度，放眼市場經濟的新時代背景，需要在政府的大力支持和組織下，在行業的總體布局視野下，按照市場經濟的運行機制，合理規劃發展戰略，立足優勢產能，聚焦國內外的市場，需要多行業、多地域、多維度的協同協作，凸顯計劃性和前瞻性布局，扎實基礎建設、革新理念，才能獲得應有的成效。

[1]李剛，楊立業，劉福炎等.能源互聯網關聯數據融合的互信息方法[J].電力建設，2016.

[2]查亞兵，張濤，黃卓等.能源互聯網關鍵技術分析[J].中國科學(信息科學)，2014.

[3]周海明，劉廣一，劉超群.能源互聯網技術框架研究[J].中國電力，2014.

[4]田世明，欒文鵬，張東霞等.能源互聯網技術形態與關鍵技術[J].中國電機工程學報，2015.

[5]楊方，白翠粉，張義斌.能源互聯網的價值與實現架構研究[J].中國電機工程學報，2015.

[6]程帆，徐鳴飛，徐志翔等.能源互聯網發展及關鍵技術分析[J].電工電氣，2015.