大數(shù)據(jù)分析在電力規(guī)劃中的應(yīng)用

岳昕

摘要： 現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)的趨勢(shì)下，我國(guó)對(duì)于電力資源的需求量大幅提升，只有保障電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，才能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)，增強(qiáng)電力企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。電力信息技術(shù)的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了我國(guó)電力系統(tǒng)的完善，能夠使電力行業(yè)朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。為了推動(dòng)電力信息技術(shù)的進(jìn)一步革新，需要對(duì)大數(shù)據(jù)和電力信息技術(shù)的融合進(jìn)行深入探索，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的繁榮發(fā)展。加強(qiáng)對(duì)電力生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的獲取與分析，能夠?qū)崿F(xiàn)電力服務(wù)體系的不斷優(yōu)化。

關(guān)鍵詞： 多變量數(shù)據(jù)；規(guī)劃建設(shè)；電力規(guī)劃

引言：隨著采集系統(tǒng)支撐業(yè)務(wù)增多，多部門共享交叉變得復(fù)雜化，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量以高復(fù)合增長(zhǎng)率快速膨脹。面對(duì)爆發(fā)式增長(zhǎng)的多領(lǐng)域能源大數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方式和方法無(wú)法支撐快速增長(zhǎng)的支撐業(yè)務(wù)需求。文中基于采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，不斷探索新領(lǐng)域，詳細(xì)闡述了基于采集系統(tǒng)的電力大數(shù)據(jù)在線損治理、大氣污染防治、煤改電工程、負(fù)荷預(yù)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用成果，并在能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧用能服務(wù)以及智能運(yùn)維搶修等方面的大數(shù)據(jù)應(yīng)用前景進(jìn)行了探索。

1 大數(shù)據(jù)的基本概念及關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)法通過(guò)普通軟件工具進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)集合，通常稱為大數(shù)據(jù)。在企業(yè)制定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略的過(guò)程中，大數(shù)據(jù)起著至關(guān)重要的作用，大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是大量、多樣且傳播速度快。在海量數(shù)據(jù)中提取有效信息，并進(jìn)行分析與處理，是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)利用效率提升的重要途徑。在現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，社會(huì)對(duì)于數(shù)據(jù)收集、整理和分析能力的要求逐步提升，只有通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)與電力信息技術(shù)的結(jié)合，才能完善電力行業(yè)的發(fā)展模式，促進(jìn)電力企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。數(shù)據(jù)分析技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘等，應(yīng)用于電力信息技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)安全在線分析、線路運(yùn)行狀態(tài)分析和間歇性電源發(fā)電預(yù)測(cè)等功能，能夠提升電力數(shù)據(jù)分析精確性。數(shù)據(jù)管理技術(shù)包括數(shù)據(jù)抽取技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括流處理技術(shù)、分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)和內(nèi)存計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠滿足電力行業(yè)對(duì)電力數(shù)據(jù)處理的要求。

2 氣溫·電量（負(fù)荷）預(yù)測(cè)法

本文利用相關(guān)性分析找出各種因素對(duì)負(fù)荷與電量的影響程度，根據(jù)分析結(jié)果找出與負(fù)荷和電量有關(guān)聯(lián)的變量，然后通過(guò)因子分析，對(duì)多個(gè)變量進(jìn)行降維處理，以盡可能減少變量個(gè)數(shù)。通過(guò)對(duì)氣溫?cái)?shù)據(jù)（包含最高氣溫、最低氣溫和平均氣溫）、月份、電網(wǎng)負(fù)荷、電量數(shù)據(jù)曲線的觀察，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出一定的周期性規(guī)律，因此依據(jù)最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫和月份等變量，重點(diǎn)分析負(fù)荷和電量的變化。最后通過(guò)建立預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力需求的預(yù)測(cè)。

（1）氣溫、負(fù)荷、電量的相關(guān)性分析。首先對(duì)整體數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，以了解待分析數(shù)據(jù)的總體情況，包括各數(shù)據(jù)的均值、范圍、標(biāo)準(zhǔn)差等信息。日最大負(fù)荷與日電量?jī)蓚€(gè)變量跟最高氣溫、最低氣溫和平均氣溫這3個(gè)變量的關(guān)聯(lián)程度較大，相關(guān)性顯著，尤其跟日最高氣溫的相關(guān)性最為顯著，日最大負(fù)荷、日電量與空氣質(zhì)量指數(shù)、月份相關(guān)性較弱，可以認(rèn)為基本不相關(guān)。因此，為減少計(jì)算量，在后面的分析中去除空氣質(zhì)量指數(shù)變量數(shù)據(jù)，保留每日氣溫?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)保留月份數(shù)據(jù)。

（2）氣溫、負(fù)荷、電量因子分析。對(duì)最大負(fù)荷、日電量與當(dāng)日的最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫的4個(gè)變量進(jìn)行因子分析，根據(jù)各自與負(fù)荷（電量）的相關(guān)程度抽取出對(duì)負(fù)荷（電量）有影響的成分，組成1組或1個(gè)能夠等效于上述4個(gè)變量的新的變量數(shù)據(jù)。事實(shí)上，因子個(gè)數(shù)小于原有變量的個(gè)數(shù)才是因子分析的目的，所以不可能提取全部特征根。第2列列出了按指定提取條件（這里為特征根大于1）提取特征根時(shí)的公因子?？梢钥吹?，與最大負(fù)荷（日電量）有關(guān)聯(lián)的3個(gè)氣溫變量的絕大部分信息（大于95.8%）可被因子解釋，這些變量信息丟失較少，而與最大負(fù)荷（日電量）關(guān)聯(lián)不大的月份變量?jī)H提取了7.3%的成分。因此，本次因子提取的總體效果理想。

圖1為因子分析的碎石圖，第1個(gè)因子的特征值很高（3左右），對(duì)解釋原有變量的貢獻(xiàn)最大；第1個(gè)以后的因子特征根都較小，取值都小于1，說(shuō)明它們對(duì)解釋原有變量的貢獻(xiàn)很小，稱為可被忽略的“高山腳下的碎石”，因此可以提取第1個(gè)因子作為所有因子的代表。因子分析完成后，數(shù)據(jù)末尾自動(dòng)生成了1個(gè)公因子變量（FAC1_1），將其命名為“D”變量（影響電力負(fù)荷和電量的變量）?；貧w分析。經(jīng)分析，得到?jīng)Q定電力負(fù)荷和電量的單一變量（D），接著需要利用回歸分析找出最大負(fù)荷與D、日電量與D的變化關(guān)系。下面分別選取最大負(fù)荷和日電量為因變量，選取D為自變量，對(duì)最大負(fù)荷與D、日電量與D的變化曲線進(jìn)行估計(jì)分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，各個(gè)對(duì)最大負(fù)荷與D、日電量與D的變化曲線估計(jì)模型中，三次曲線的可決系數(shù)R2和F統(tǒng)計(jì)量均為最大，所以采用三次曲線對(duì)日最大負(fù)荷（Y1）-D和日電量（Y2）-D曲線進(jìn)行估計(jì)，三次曲線參數(shù)估算值結(jié)果可得出日最大負(fù)荷（Y1）-D、日電量（Y2）-D的變化關(guān)系式為：

Y1=406.805-14.515×D+86.059×D2+31.601×D3

Y2=7302.648-192.856×D+1593.18×D2+586.04×D3

可以看出，曲線表達(dá)式基本上的最大負(fù)荷和日電量值大致擬合。

4 大數(shù)據(jù)背景下電力信息技術(shù)的發(fā)展策略

4.1 完善電力信息技術(shù)體系

在電力行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，只有建立完善的電力信息技術(shù)體系，才能為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理工作提供技術(shù)保障，促進(jìn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，為我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活用電提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。因此，應(yīng)該借助于大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，不斷完善電力信息技術(shù)體系。首先，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)中的數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)現(xiàn)階段電力信息技術(shù)中的問(wèn)題進(jìn)行深入研究。通過(guò)不同技術(shù)數(shù)據(jù)信息的對(duì)比與分析，明確不同技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足，進(jìn)而促進(jìn)電力信息技術(shù)的革新。其次，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)與電力信息技術(shù)的互補(bǔ)。在現(xiàn)階段電力信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，依舊存在很多限制性因素導(dǎo)致技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮不夠明顯。因此需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)，通過(guò)技術(shù)模型的構(gòu)建，制定技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題的針對(duì)性解決方案。最后，利用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資源共享。在當(dāng)前電力信息技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，資源共享面臨著一定的困難，而借助于大數(shù)據(jù)和電力信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，能夠提升信息獲取、存儲(chǔ)、傳遞與分享的效率，減輕電力人員的工作壓力。

4.2 強(qiáng)化電網(wǎng)預(yù)警功能

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，預(yù)警功能的設(shè)置能夠幫助巡檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，避免運(yùn)行故障導(dǎo)致的電力事故，進(jìn)而保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要借助于大數(shù)據(jù)的相關(guān)框架，不斷完善電網(wǎng)的預(yù)警功能，幫助工作人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，建立預(yù)案處理機(jī)制和相關(guān)預(yù)警模式。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行參數(shù)化處理，借助于數(shù)據(jù)分析的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀況的預(yù)測(cè)分析，從而降低故障發(fā)生的概率。同時(shí)也是不斷提升電網(wǎng)監(jiān)管水平的重要途徑。

結(jié)語(yǔ)：電力信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠滿足當(dāng)下社會(huì)的用電需求，切實(shí)提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，為供電服務(wù)質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。尤其是在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，實(shí)現(xiàn)電力信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合，能夠增強(qiáng)電力信息技術(shù)的應(yīng)用效果，解決技術(shù)發(fā)展中遇到的瓶頸問(wèn)題。因此，應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)的電力發(fā)展?fàn)顩r，建立完善的管控體系，不斷完善數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)框架和運(yùn)行機(jī)制，為電網(wǎng)的智能化建設(shè)提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]楊漾，張?jiān)娷?，陳豐，李遠(yuǎn)寧，張世良.電力大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)及實(shí)時(shí)線損異常檢測(cè)應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2016（36）：8-14.

[2]樓鳳丹，裴旭斌，王志強(qiáng)，紀(jì)德良.基于云計(jì)算及大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力搜索引擎技術(shù)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2016，32（12）：86-92+99.

[3]舒永芳.大數(shù)據(jù)時(shí)代下數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在電力企業(yè)中的應(yīng)用研究[J].低碳世界，2016（36）：102.

[4]應(yīng)澤貴.電力公司大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)項(xiàng)目的構(gòu)建方案[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12（33）：15-17.

[5]歐陽(yáng)曙光.智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和場(chǎng)景分析研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12（31）：11-12.