能源大數據技術發展趨勢及標準化動向研究

陳浩敏 梁錦照 馬赟

摘 要：隨著新一代信息通信技術的發展及其在能源領域的應用，面對國內外能源格局變化和氣候保護政策要求，我國能源行業迎來了“數字化智能化發展”的轉型契機。本文對能源大數據技術發展趨勢及相關國內外標準化動向進行梳理和研究，立足于能源革命與數字革命深度融合的目標要求和具體任務，運用標準化的理念和方法對能源大數據技術的發展現狀和趨勢開展分析并提出展望，力求能夠推動我國能源產業提質增效、有序發展。

關鍵詞：能源大數據技術，標準化，數字化，智能化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.17.003

Research on Standardization of Value Creation of Energy Big Data

CHEN Hao-min LIANG Jin-zhao MA Yun

（CSG Digital Power Grid Group Co.， Ltd.）

Abstract： With the development of the new generation of information and communication technology and its application in the energy fi eld， Chinas energy industry has embraced the transformation opportunity of “digital intelligent development”， facing the changing energy pattern and requirements of climate protection policies at home and abroad. This paper sorts out and studies the development trends of energy big data technology and related domestic and international standardization. Based on the target， requirements and specific tasks of the deep integration of energy revolution and digital revolution， the paper uses the concept and method of standardization to analyze the development status and trend of energy big data technology， and puts forward prospects， so as to promote the quality， effi ciency and orderly development of Chinas energy industry.

Keywords： energy big data technology， standardization， digitalization， intellectualization

1 能源大數據技術發展趨勢及標準化動向研究政策背景

2021年3月，我國《“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》（以下簡稱《綱要》）發布。《綱要》中多次提及“以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”，為我國接下來十年經濟現代化發展指明了方向。在此方向指引下，加速推動以大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、5G等移動通信、物聯網等技術為代表的新一代信息通信技術的更新迭代及其與國民經濟各行各業的交叉應用與融合，勢必將成為助力我國經濟社會高質量發展的重要抓手和有力手段。

面對當下國內外能源格局的顛覆性變化和全球應對氣候變化行動不斷加速帶來的國際能源領域新變局、新機遇，我國能源行業順應數字經濟新時代的發展趨勢，主動擁抱大數據等新理念、新模式、新技術，推動能源革命與數字革命深度融合并進，2021年11月，國家能源局、科技部印發我國《“十四五”能源領域科技創新規劃》，明確將“促進能源產業數字化智能化升級”作為發展目標，首次系統、完整地提出“能源系統數字化智能化技術”重點任務的技術布局，為能源系統數字化智能化發展提供了指引。

2023年3月，國家能源局發布《關于加快推進能源數字化智能化發展的若干意見》，力爭到2030年實現能源系統各環節數字化智能化創新應用體系初步構筑、數據要素潛能充分激活，一批制約能源數字化智能化發展的共性關鍵技術取得突破，能源系統智能感知與智能調控體系加快形成，能源數字化智能化新模式新業態持續涌現，能源系統運行與管理模式向全面標準化、深度數字化和高度智能化加速轉變，能源行業網絡與信息安全保障能力明顯增強，能源系統效率、可靠性、包容性穩步提高，能源生產和供應多元化加速拓展、質量效益加速提升，數字技術與能源產業融合發展對能源行業提質增效與碳排放強度和總量“雙控”的支撐作用全面顯現。

2 我國能源大數據技術發展現狀及趨勢

2.1 能源大數據關鍵技術

2.1.1 智能能量管理和控制技術

智能能量管理和控制技術是支撐能源數據全生命周期正常運行的重要技術，主要是指依托大數據技術，將可再生能源與傳統電力系統相連接，為能源互聯建立物理通信接口，增強輸配電網之間的聯系，實現多類型能源的調度管理和控制、故障隔離等功能。

能源路由器是目前最為普及且較為成熟的智能能量管理和控制技術。能源路由器能夠在獲得分布式電源和負荷的實時信息的同時進行調控，實現了對多類型能源的再分配和再傳輸，是未來能源大數據技術發展中的重要技術和核心設備。

2.1.2 能源數據分析技術

對輸電、儲能等設備和設施進行實時監控獲取到的大規模、異構、多模態的能源數據，運用深度學習、數據挖掘等能源數據分析技術對這些海量的歷史能源數據進行分析，使能源數據實現從數據到信息到知識乃至到決策的價值升級，能夠有效為能源系統安全與狀態趨勢感知、多類型能源質量監測與控制、多類型能源調度管理和規劃、能源系統網絡狀態評估、能源系統網絡負荷的建模和預測等研究和應用提供理論和技術支撐。

目前，我國的聯邦學習技術、多模態技術等前沿大數據分析技術正在加速追趕西方的研究步伐，并嘗試與能源領域進行有機結合，立足能源領域業務需求和工作特色，拓展能源領域數據分析技術應用。

2.1.3 能源數據處理和融合技術

隨著能源基礎設備和設施建設的不斷推進，能量流和信息流的交互大幅增強，由此產生的能源數據數量、數據種類和數據復雜度急劇增加，帶來了云端通信和存儲擁堵、計算延遲等問題，不利于可再生能源的發展、新一輪能源結構調整的推進。基于對能源數據高效處理、快速傳輸及安全存儲的迫切需求，算力從中心云轉移至邊緣和終端本身，嘗試構建云、邊、端三級算力協同模式。智能終端和邊緣節點具備對能源數據的基本決策和處理能力，在邊緣側進行能源數據優化處理、事故故障自動處理等業務；云端對各智能終端和邊緣節點上傳的能源數據進行模式識別和策略改進等處理，對能源系統全網進行安全與風險分析和控制，降低云資源消耗。

目前，邊緣計算產品已經在能源系統中被廣泛應用，但云、邊、端協同模型和標準仍需要繼續研究完善。

2.1.4 能源數據采集和通信技術

能源數據采集和通信技術的實時性、精準性和完整性是保證能源數據全生命周期整體運行性能的基礎。能源領域數據采集主要依賴于生產側和需求側等方面的各類型綜合感知設備的傳感，目前我國大多數的傳感器所獲取到的能源數據具有一定的時效性，因此對于5G等移動通信技術也提出了更高的要求，5G局域網技術、電力5G專網和5G切片技術是當前能源領域主流的三種5G應用技術模式，但針對其網絡安全性能的驗證尚未完全完成，因此在今后的能源數據采集和通信技術研究和應用過程中，首先要解決的重點問題依然是協調能源數據的開放共享與安全可控之間的關系。

2.2 我國能源大數據技術發展趨勢

伴隨著第四次工業革命的推進，我國之前傳統的能源體系架構已無法滿足工業4.0時代技術變革和產業革命的要求，以多類型能源之間的相互轉化和互聯互通為核心內容的能源互聯網成為了我國能源領域發展的新目標和新方向。目前，我國學者對于能源互聯網體系架構還未形成一致的定論，但基本達成了理論共識，即以能源大數據為核心，針對傳統電力系統中“源-網-荷-儲”各環節的業務流程進行分解和拓展，利用以大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、5G等移動通信、物聯網等技術為代表的新一代信息通信技術對能源供給和需求進行統籌調控，實現多類型能源的數字化、智能化管理和響應，確保我國能源安全并提高能源利用效率。

回顧過去十余年我國能源大數據技術的發展歷程可以看出，我國的能源大數據作為重要的生產要素，其規模增長迅速、總體體量巨大，但與之配套的大數據計算能力已接近瓶頸，且數據價值尚未得到充分釋放，我國的能源大數據技術體系面臨著從“以計算為中心”向“以數據為中心”[1]的重大轉型；近年來，大數據技術在互聯網領域的成熟推廣和應用為產業鏈上下游的眾多企業帶來了較大的利潤，但是也帶來了“市場先于法規、標準”等突出問題，加之能源大數據本身的特殊性，如何充分發揮區塊鏈、5G等移動通信等技術的可靠性、安全性特點和優勢，開發能源數據開放流通技術產品，建立能源大數據治理技術體系，推動從“以網絡為中心”轉向“以數據為中心”的體系化數據安全保護策略的實施，在保持高能效一體化大數據管理領域研究與應用國際領先水平的同時，探索和破解適合我國國情的能源大數據治理技術路徑，有效平衡數據開發利用與數據安全保障的一體兩翼平衡發展，實現能源領域大數據資源的整合共享，將成為下一階段我國能源大數據管理與治理技術發展的重要突破點[2]。

3 我國能源大數據技術標準化動向研究

全國信標委（SAC/TC 28）于2014年組建成立起大數據標準工作組，這是國內有組織的、系統性開展大數據領域標準化研究工作的開端，相繼發布與實施GB/T 35295《信息技術 大數據 術語》、GB/ T 35589《信息技術 大數據 技術參考模型》等國家標準，為我國大數據產業發展和應用奠定了重要基礎[3]；2019年，為滿足不同領域產業發展的實際需求，更好地保障標準化工作對技術、產業的支撐能力，工作組下設電力大數據專題組等10個專題組負責相關細分領域的大數據標準化研究工作。另外，全國信安標委（SAC/TC 260）于2016年組建成立起大數據安全標準特別工作組，負責重點開展大數據安全領域國家標準研制工作。

與此同時，全國各地區基于當地大數據產業發展的區域特點，先后成立了地方性大數據標準化技術委員會，例如貴州省大數據標準化技術委員會等，并結合區域政策和產業發展優勢逐步開展大數據地方標準研制工作，服務當地大數據產業發展。

在能源行業中，從《能源發展“十三五”規劃》將“健全能源標準體系，修訂和完善能源行業標準，構建國家能源大數據研究平臺，綜合運用互聯網、大數據、云計算等先進手段，加強能源經濟形勢分析研判和預測預警，顯著提高能源數據統計分析和決策支持能力”列入工作任務，到《關于加快能源領域新型標準體系建設的指導意見》中對“加快能源領域新型標準體系建設，推進能源治理體系和治理能力現代化，支撐引領能源高質量發展”做出的工作方向指引，標準化的理念和方法在新一輪能源結構調整和能源技術升級中，與以大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、5G等移動通信、物聯網等技術為代表的新一代信息通信技術，共同擔負起以技術創新和制度創新雙輪驅動探索現代綜合能源產業規范化發展模式和體系的任務，即推動大數據技術融入能源領域生產、運輸、儲存、銷售、使用的各個環節，在能源領域各環節中建立數字化、智能化應用系統，推動能源產業向全面標準化、深度數字化和高度智能化加速轉變。

在國際標準化研究方面，2011年由中國企業牽頭研制的IEEE 1888 Ubiquitous Green Community Control Network（泛在綠色控制網絡協議）正式發布，并于2015年轉化為國際標準ISO/IEC/IEEE 18880，這是全球能源互聯網領域中的首個ISO/IEC國際標準[4]。近些年來，該系列標準作為信息通信技術與能源技術的有效結合成果，發揮著標準的橋梁和紐帶作用，對國內外學者在節能減排、綠色發展、能源需求側管理等領域的技術研究和應用，以及上下游產業鏈企業的發展都起到了積極效用。

4 結論與展望

隨著大數據技術在能源行業、領域應用的快速普及和迭代發展，各相關方對能源大數據技術標準化的需求日漸增長，亟待對特定行業要求條件下或關鍵業務場景中應用的能源大數據技術進行規劃和規范。2023年1月，工信部等十六部門聯合發布《關于促進數據安全產業發展的指導意見》，明確提出高質高效推進貫標工作，加大標準應用推廣力度。標準作為法律法規和政策落地實踐的重要橋梁，能夠有效補充和支撐法律法規和政策中的基本概念厘清、配套制度建立以及相關舉措細則確定等問題，助力能源數據要素釋放潛能、創造價值，并逐步建立一個安全有序的能源數據運行環境。

參考文獻

[1]梅宏，杜小勇，金海，等.大數據技術前瞻[J].大數據，2023（1）：1-20.

[2]白宏坤，劉湘蒞編.大數據技術及能源大數據應用實踐[M].北京：中國電力出版社，2021.

[3]張鵬濤，周瑜，李珊珊著.大數據技術應用研究[M].成都：電子科技大學出版社，2020.

[4]IEEE 1888工作組編著. IEEE 1888智慧能源標準及開發指南[M]. 北京：人民郵電出版社，2014.

作者簡介

陳浩敏，高級工程師，三級專家，主要研究方向為數字電網技術及其標準化。

（責任編輯：張佩玉）