大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

遲克寒 郝成亮 臧洪睿 馬旭東 王天琰

摘要：大數(shù)據(jù)作為技術(shù)概念逐漸得到了世界各國的認(rèn)可和重視。因智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，在技術(shù)應(yīng)用、服務(wù)模式和發(fā)展理念方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)均發(fā)生了很大的變化。電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用電設(shè)備普遍分散化、小型化和智能化特征，使得電力系統(tǒng)運行和控制信息均呈現(xiàn)出快速增長趨勢。而承栽這些信息的數(shù)據(jù)量也將呈現(xiàn)出指數(shù)型增長，并凸顯出大數(shù)據(jù)特征。在此背景下，本文在概述大數(shù)據(jù)和電力大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，并探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)給電力行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);電力系統(tǒng)：應(yīng)用;挑戰(zhàn)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0104-01

0引言

因電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，可再生能源發(fā)電滲透率的增強和電動汽車的快速發(fā)展，能量和信息之間的雙向流通的智能電網(wǎng)開始出現(xiàn)。國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)公司等在智能電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全、用電能效等不同領(lǐng)域方面的大數(shù)據(jù)研究，進(jìn)一步推動了大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。與此同時，外國針對智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)方面的研究也呈現(xiàn)出增多的趨勢。大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過對用戶的用電行為進(jìn)行分析，可以更好的幫助消費者來調(diào)整自身的用電行為，通過對電力使用情況進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)一步提升資源的利用效率。

1大數(shù)據(jù)概述

1.1大數(shù)據(jù)定義

大數(shù)據(jù)又被人們稱之為巨量資料，主要是涉及到了龐大的數(shù)據(jù)資料規(guī)模，很難在合理的時間內(nèi)通過當(dāng)前的主流軟件工具對其進(jìn)行掘取、管理、處理并整理成幫助企業(yè)經(jīng)營者決策的信息。大數(shù)據(jù)具有四方面的特征：大量、多樣、高速、價值，并簡稱“4V”特點。

1.2大數(shù)據(jù)技術(shù)簡介

現(xiàn)階段，在對大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，最為流行的計算架構(gòu)是Apache基金會所開發(fā)的Hadoop分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)。用戶在對分布式底層細(xì)節(jié)不了解的情況下，可以對分布式程序進(jìn)行開發(fā)。在高速運算和儲存的過程中則是對集群的能力進(jìn)行了充分利用。其中HDFs和MapReduce是Hadoop架構(gòu)的核心組件，且還有其他優(yōu)秀的組件存在于Hadoop生態(tài)圈內(nèi)，這里重點介紹一些重要的組件。

2電力大數(shù)據(jù)概述

2.1電力大數(shù)據(jù)特征

通常睛況下，電力大數(shù)據(jù)主要是指在電力行業(yè)中發(fā)電、輸電、配電、變電、用電、售電、調(diào)度不同環(huán)節(jié)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息的總稱。電力大數(shù)據(jù)包含了大數(shù)據(jù)的所有特征，包括數(shù)量龐大、數(shù)據(jù)類型多、處理速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)價值五方面的特征。

2.2電力大數(shù)據(jù)技術(shù)

2.2.1電力大數(shù)據(jù)存儲

因電力大數(shù)據(jù)存儲量的增加，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和在低廉硬件設(shè)備上部署存儲方案將是當(dāng)前面臨的兩個問題。Hadoop大數(shù)據(jù)架構(gòu)的出現(xiàn)，有效彌補了大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)存儲和計算方面的不足。Hadoop生態(tài)系統(tǒng)中的Hive組件則能實現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲。

2.2.2電力大數(shù)據(jù)計算和可視化

借助于Hadoop中的MapRedu∞計算框架和Spark分布式計算框架可對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式計算，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出數(shù)據(jù)分布規(guī)律，步驟主要有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、規(guī)律尋找和表示三個。可視化方法現(xiàn)已被證明是解決大規(guī)模數(shù)據(jù)分析最為有效的方法，并在實踐過程中得到了廣泛應(yīng)用。通過可視化方法，借助于相關(guān)的算法可以將數(shù)據(jù)以圖片的方式展現(xiàn)出來，可快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)的觀察和定性定量分析。

3大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1在諧波治理中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步和完善在很大程度上促進(jìn)了電力大數(shù)據(jù)的發(fā)展，并在電網(wǎng)故障診斷、電力風(fēng)險評估等方面得到了廣泛應(yīng)用，為確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行提供了強有力保障。

3.2在電力規(guī)劃中的應(yīng)用

因電力行業(yè)的快速發(fā)展，在電力行業(yè)中發(fā)電、輸電、配電、變電、用電、售電、調(diào)度不同環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了大量的TB級數(shù)據(jù)，能否對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時采集、分析和處理對電力行業(yè)提出了更高的要求。因此，應(yīng)將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入到電力規(guī)劃中，進(jìn)而實現(xiàn)空間負(fù)荷、用電量的預(yù)測及關(guān)聯(lián)分析多項指標(biāo)。

3.3在政府決策中的應(yīng)用

作為承載能源和用能兩大主體的載體，電網(wǎng)同很多因素相關(guān)聯(lián)。電網(wǎng)企業(yè)可以為政府部門了解社會各個行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、未來經(jīng)濟發(fā)展等的預(yù)測提供數(shù)據(jù)支撐。

4大數(shù)據(jù)技術(shù)給電力行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)

4.1數(shù)據(jù)質(zhì)量方面的挑戰(zhàn)

收集海量的信息數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)的先決條件。結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)實際，不難發(fā)現(xiàn)自動化設(shè)備還沒有完全在整個電網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)普及，部分老舊的廠站和線路上布設(shè)的相關(guān)電氣設(shè)備還沒有自動化功能，相關(guān)人員很難第一時間來采集信息，此時的數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性和實時性不能得到保證，會在很大程度上影響電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用。

4.2數(shù)據(jù)分析與處理方面的挑戰(zhàn)

當(dāng)前，電力行業(yè)中涵蓋的數(shù)據(jù)量極為龐大，相較于外國發(fā)達(dá)國家，我國在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理時的能力還較為薄弱，大都處于數(shù)據(jù)的錄入和查詢等較低的級別，很難深入挖掘數(shù)據(jù)潛在的價值信息。

5結(jié)論

我們正處于一個變革的時代，在新的能源變革、工業(yè)革命和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃帶來的社會變革中，電網(wǎng)企業(yè)擔(dān)當(dāng)著重要角色并面臨著轉(zhuǎn)型發(fā)展的機遇。大數(shù)據(jù)演化著一場模式與價值功能的重構(gòu)，為智能電網(wǎng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了新思路、新方法和新的解決方案，也為我國電網(wǎng)企業(yè)趕超國際先進(jìn)水平，在應(yīng)用領(lǐng)域采取跨越式的方法吸收創(chuàng)新，提供了新的機遇。可以預(yù)見，電力大數(shù)據(jù)將迎來最好的時代，成為產(chǎn)業(yè)風(fēng)口。這需要我們積極面對，需要得到強烈認(rèn)知和戰(zhàn)略上的認(rèn)同，從而推進(jìn)大數(shù)據(jù)從概念走向現(xiàn)實。