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(guó)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(yùn)行和控制信息均呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。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(zhǎng)，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(lái)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(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）05-0104-01

0引言

因電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，可再生能源發(fā)電滲透率的增強(qiáng)和電動(dòng)汽車(chē)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(kāi)始出現(xiàn)。國(guó)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(dòng)了大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。與此同時(shí)，外國(guó)針對(duì)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(shì)。大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)用戶(hù)的用電行為進(jìn)行分析，可以更好的幫助消費(fèi)者來(lái)調(diào)整自身的用電行為，通過(guò)對(duì)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(chēng)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(shí)間內(nèi)通過(guò)當(dāng)前的主流軟件工具對(duì)其進(jìn)行掘取、管理、處理并整理成幫助企業(yè)經(jīng)營(yíng)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(jià)值，并簡(jiǎn)稱(chēng)“4V”特點(diǎn)。

1.2大數(shù)據(jù)技術(shù)簡(jiǎn)介

現(xiàn)階段，在對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中，最為流行的計(jì)算架構(gòu)是Apache基金會(huì)所開(kāi)發(fā)的Hadoop分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)。用戶(hù)在對(duì)分布式底層細(xì)節(jié)不了解的情況下，可以對(duì)分布式程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在高速運(yùn)算和儲(chǔ)存的過(guò)程中則是對(duì)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(diǎn)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(chēng)。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(lèi)型多、處理速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)價(jià)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(chǔ)

因電力大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的增加，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和在低廉硬件設(shè)備上部署存儲(chǔ)方案將是當(dāng)前面臨的兩個(gè)問(wèn)題。Hadoop大數(shù)據(jù)架構(gòu)的出現(xiàn)，有效彌補(bǔ)了大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算方面的不足。Hadoop生態(tài)系統(tǒng)中的Hive組件則能實(shí)現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

2.2.2電力大數(shù)據(jù)計(jì)算和可視化

借助于Hadoop中的MapRedu∞計(jì)算框架和Spark分布式計(jì)算框架可對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式計(jì)算，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要對(duì)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(gè)。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(shí)踐過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)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(lái)，可快速實(shí)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(xiǎn)評(píng)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(yùn)行提供了強(qiáng)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(jí)數(shù)據(jù)，能否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)采集、分析和處理對(duì)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(shí)現(xiàn)空間負(fù)荷、用電量的預(yù)測(cè)及關(guān)聯(lián)分析多項(xiàng)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(mén)了解社會(huì)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等的預(yù)測(cè)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(lái)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(shí)際，不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備還沒(méi)有完全在整個(gè)電網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)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(méi)有自動(dòng)化功能，相關(guān)人員很難第一時(shí)間來(lái)采集信息，此時(shí)的數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性不能得到保證，會(huì)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(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理時(shí)的能力還較為薄弱，大都處于數(shù)據(jù)的錄入和查詢(xún)等較低的級(jí)別，很難深入挖掘數(shù)據(jù)潛在的價(jià)值信息。

5結(jié)論

我們正處于一個(gè)變革的時(shí)代，在新的能源變革、工業(yè)革命和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃帶來(lái)的社會(huì)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(jī)遇。大數(shù)據(jù)演化著一場(chǎng)模式與價(jià)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(guó)電網(wǎng)企業(yè)趕超國(guó)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(jī)遇?？梢灶A(yù)見(jiàn)，電力大數(shù)據(jù)將迎來(lái)最好的時(shí)代，成為產(chǎn)業(yè)風(fēng)口。這需要我們積極面對(duì)，需要得到強(qiáng)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(shí)。