2014年3月，“大數(shù)據(jù)”被寫入我國《政府工作報告》，2015年8月19日，國務院常務會議通過了《關(guān)于促進大數(shù)據(jù)發(fā)展的行動綱要》，特別強調(diào)通過大數(shù)據(jù)的發(fā)展，提升創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新活力和社會治理水平。
大數(shù)據(jù)正在改變著各行各業(yè)，電商的成功、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的爆發(fā)式增長以及互聯(lián)網(wǎng)金融的高速發(fā)展向各大行業(yè)展現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)融合的巨大發(fā)展?jié)摿酮毺氐膭?chuàng)新路徑。而在這其中，大數(shù)據(jù)扮演著核心角色。互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是信息的互聯(lián)和處理，而信息則以數(shù)據(jù)為載體。電力行業(yè)蘊含了巨大的數(shù)據(jù)資源，同時也呈現(xiàn)出突出的數(shù)據(jù)價值需求。據(jù)估算，電力行業(yè)的生產(chǎn)、管理、用戶、計量、資產(chǎn)等方面數(shù)據(jù)已達到20PB。來自于復雜大電網(wǎng)的調(diào)度運行、新能源與負荷的時空變異、電力資產(chǎn)壽命與運行狀態(tài)、主動配電與需求響應等都存在著巨大的以數(shù)據(jù)為支撐的決策與配置需求。
近年來，在電力領域大數(shù)據(jù)已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注，一些發(fā)達國家作為先行者開展大數(shù)據(jù)的研究工作：自2008年開始，美國電力研究協(xié)會(EPRI)、美國能源信息署(EIA)等研究機構(gòu)，法國EDF、德國E.ON等電力公司，以及西門子、C3 Energy、Opower等科技公司，先后圍繞輸電、配電、用電及基于電力信息的政府決策等領域的大數(shù)據(jù)問題開展了廣泛研究和示范應用;國際電工委員會(IEC)研究并發(fā)布了一系列統(tǒng)一信息模型(CIM)標準和接口標準，為電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流通共享和信息交換奠定基礎。國內(nèi)的一些專業(yè)機構(gòu)和高校開展了電力大數(shù)據(jù)理論和技術(shù)研究，我國電力行業(yè)也在積極開展大數(shù)據(jù)研究的應用開發(fā)，電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)在電力系統(tǒng)各專業(yè)領域開展大數(shù)據(jù)應用實踐，國家電網(wǎng)公司啟動了多項智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用研究項目。
智能電網(wǎng)是解決能源安全和環(huán)境污染問題的根本途徑，是電力系統(tǒng)的必然發(fā)展方向;全球能源互聯(lián)網(wǎng)則是智能電網(wǎng)的高級階段，“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”進一步豐富了智能電網(wǎng)的內(nèi)涵;這些新概念均與大數(shù)據(jù)密切相關(guān)，大數(shù)據(jù)為智能電網(wǎng)的發(fā)展和運營提供了全景性視角和綜合性分析方法。就物理性質(zhì)而言，智能電網(wǎng)是能源電力系統(tǒng)與信息通信系統(tǒng)的高度融合;就其規(guī)劃發(fā)展和運營而言，智能電網(wǎng)離不開人的參與，且受到社會環(huán)境的影響，所以智能電網(wǎng)也可被看作是一個由內(nèi)、外部數(shù)據(jù)構(gòu)成的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。內(nèi)部數(shù)據(jù)由智能電網(wǎng)本身的系統(tǒng)產(chǎn)生，外部數(shù)據(jù)包括可反映經(jīng)濟、社會、政策、氣候、用戶特征、地理環(huán)境等影響電網(wǎng)規(guī)劃和運行的數(shù)據(jù)。在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，大數(shù)據(jù)必將發(fā)揮越來越重要的作用。
大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)企業(yè)的應用價值 提升運營管理水平
電力系統(tǒng)是實現(xiàn)電能生產(chǎn)、傳輸、分配和消費瞬時平衡的復雜大系統(tǒng)。智能電網(wǎng)需進一步實現(xiàn)各類新能源、分布式能源、各種儲能系統(tǒng)、電動汽車和用戶側(cè)系統(tǒng)的接入，并借助信息通信系統(tǒng)對其進行集成，實施高效的管理和運行。風、光、海洋能等新能源發(fā)電的發(fā)展和電能生產(chǎn)受到國家政策、激勵機制、地理環(huán)境和天氣狀況的影響;分布式能源和電動汽車的發(fā)展和接入運行、用戶側(cè)系統(tǒng)與電網(wǎng)的互動受社會環(huán)境、用戶心理的影響;隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)的復雜性和不確定性進一步加劇，不同環(huán)節(jié)的時空關(guān)聯(lián)性更加密切，使電網(wǎng)的發(fā)展和運行受外部因素的影響加大。與此同時，社會對電力供應的經(jīng)濟、安全、可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求，智能電網(wǎng)中部署的WAMS系統(tǒng)、AMI系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、輸變電設備監(jiān)控系統(tǒng)等為認識電網(wǎng)特性、預測電網(wǎng)發(fā)展和可能的運行風險提供了依據(jù)。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，對電網(wǎng)運行的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行深層挖掘分析，可掌握電網(wǎng)的發(fā)展和運行規(guī)律，優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的全局掌控和對系統(tǒng)資源的優(yōu)化控制，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性、安全性和可靠性。基于天氣數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、輸變電設備監(jiān)控數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)動態(tài)定容、提高輸電線路利用率，也可提高輸變電設備運檢效率與運維管理水平;基于WAMS數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)和仿真計算歷史數(shù)據(jù)，分析電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的時空關(guān)聯(lián)特性，建立電網(wǎng)知識庫，在電網(wǎng)出現(xiàn)擾動后，快速預測電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，并及時采取措施，可有效提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。近來國內(nèi)發(fā)生的天津港口爆炸、湖北的電梯“吃人”等事故，使人們想起了海恩法則。海恩法則針對航空界的飛行安全指出，每一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。該法則強調(diào)了兩點：一是事故的發(fā)生是量的積累的結(jié)果;二是再好的技術(shù)，再完美的規(guī)章，在實際操作層面，也無法取代人自身的素質(zhì)和責任心。結(jié)合這一法則，通過對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的分析，可加強對電力設備、資產(chǎn)的預防性維護管理，并將人和社會等因素納入進去，優(yōu)化管理操作流程。
提高用戶服務水平
用戶端的數(shù)據(jù)是一個待挖掘的金礦。大數(shù)據(jù)將各行業(yè)的用戶、供電服務、發(fā)電商、設備廠商融入到一個大環(huán)境中，促成了電網(wǎng)企業(yè)對用戶的需求感知，依據(jù)數(shù)據(jù)的分析來進行運行調(diào)度、資源配置決策，并基于分析來匹配服務需求。
在智能電網(wǎng)中，用戶扮演的角色越來越重要，傳統(tǒng)意義上被動的用戶正在被主動的“能源生產(chǎn)/消費者(Prosumer)”代替。用戶系統(tǒng)不僅可對內(nèi)實現(xiàn)能源的生產(chǎn)和消費管理，并在一定的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)能源交易，還將對外參與需求響應或作為虛擬電站參與調(diào)度運行。促進用戶與電網(wǎng)的互動是提高大電網(wǎng)靈活性、進而提高其接納大規(guī)模間歇性新能源的有效途徑。了解用戶用能特性，制定有效的政策和市場機制，是有效激勵用戶改善能效、參與需求響應、需求調(diào)度的途徑。根據(jù)AMI數(shù)據(jù)(反映用戶用能情況、用戶分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)和電動汽車的應用情況，參與電網(wǎng)互動情況)，結(jié)合用戶特征數(shù)據(jù)(住房、收入和社會心理)和社會環(huán)境數(shù)據(jù)(氣候、政策激勵等)，可分析預測用戶的能源生產(chǎn)和消費特征，為電網(wǎng)規(guī)劃和運行方式安排提供參考;也可促進電力需求側(cè)管理，鼓勵和促進用戶參與需求響應，實現(xiàn)與用戶的高效互動，提高用戶側(cè)能效水平，改善用戶用電體驗，提高用戶滿意度。
提供政府決策支持
電網(wǎng)作為載體承載著能源與用能兩大主體，它關(guān)聯(lián)著諸多因素。今天的能源政策與機制應超出基于因果關(guān)系和條件評估的判斷，需要以數(shù)據(jù)為基礎、關(guān)聯(lián)分析為依據(jù)的決策。如：電價特別是階梯電價定位，基于綜合用能行為數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、生活各因素以及電力生產(chǎn)成本等多因素進行數(shù)據(jù)分析，才能有效地激活各個要素，實現(xiàn)最佳效果。再如新能源、分布式能源、電動汽車、需求響應等技術(shù)的大規(guī)模實施，不僅取決于技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性，還取決于能源政策和各種激勵機制是否有效。能源政策和機制是否有效，通常并沒有普適性，而是應符合本國的實際、符合精準的感知和預測。
當前我國已開啟新一輪的電力改革，一系列配套文件正在逐步出臺。這些政策和機制是否有利于智能電網(wǎng)發(fā)展，應在政策條例的試行階段進行分析和檢驗，大數(shù)據(jù)是最有效的手段。此外，電力與經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和群眾生活密切相關(guān)，電力需求變化能夠真實、客觀地反映國民經(jīng)濟的發(fā)展狀況與態(tài)勢。通過分析用戶用電數(shù)據(jù)和新能源發(fā)電數(shù)據(jù)等信息，電網(wǎng)企業(yè)可為政府了解全社會各行業(yè)發(fā)展狀況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、預測經(jīng)濟發(fā)展走勢提供數(shù)據(jù)支撐，為相關(guān)部門在城市規(guī)劃建設、推廣新能源和電動汽車、促進智慧城市發(fā)展等方面提供輔助決策。
支撐未來電網(wǎng)發(fā)展
國家電網(wǎng)公司站在全球能源發(fā)展高度，提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展藍圖，以最大化地開發(fā)利用新能源，實現(xiàn)能源資源在全球范圍的優(yōu)化配置。未來電網(wǎng)具有長距離、廣范圍、泛在智能和共享互聯(lián)的特點，將發(fā)生電網(wǎng)運行機制與商業(yè)模式的重構(gòu)。在龐大而廣泛的未來電網(wǎng)中，將呈現(xiàn)電源多樣性、遍布性、時移性，負荷移動性、互動性，用能終端大量信息接入，各類管理終端大量介入，要求電網(wǎng)具有柔性和自適應能力，以滿足送受端的時空變異和方式的多重復雜。在這種情況下，依靠傳統(tǒng)的狀態(tài)信號指令無法完成決策，需要復雜的負荷預測、分析及實時呈現(xiàn)，需要以大量的、多維的、高密度的數(shù)據(jù)來支撐預測、預警、機器決策和人工判斷。在智能電網(wǎng)向更高階段發(fā)展過程中，地域更加廣泛，需基于全球數(shù)據(jù)實現(xiàn)能源電力大范圍平衡來保障電網(wǎng)及其他系統(tǒng)的安全。這就是大數(shù)據(jù)對電網(wǎng)發(fā)展與未來電網(wǎng)目標實現(xiàn)路徑的支撐。
電力大數(shù)據(jù)研究和應用及其面臨的挑戰(zhàn)
企業(yè)級大數(shù)據(jù)研究框架可分三個層次開展：第一層是基礎理論研究，重點研究電力大數(shù)據(jù)知識體系和方法論;第二層是關(guān)鍵技術(shù)研究，重點研究IT技術(shù)和數(shù)據(jù)分析挖掘方法;第三層是應用研究，重點是各技術(shù)領域的詳細需求分析、場景設計、分析模型和專業(yè)方法研究。
中國電力科學研究院自2013年啟動了大數(shù)據(jù)研究與應用工作。在基礎理論研究方面，開展了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)理論基礎和技術(shù)體系的研究，提出大數(shù)據(jù)發(fā)展驅(qū)動力和面臨的挑戰(zhàn)，分析重點應用領域，確定研究框架，制定出技術(shù)發(fā)展路線圖。在關(guān)鍵技術(shù)研究方面，整合了業(yè)界主流的先進技術(shù)和數(shù)據(jù)處理理念，采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫與新型數(shù)據(jù)處理技術(shù)混搭的架構(gòu)，搭建了電力大數(shù)據(jù)平臺，全面支撐電科院大數(shù)據(jù)研究工作。在應用研究方面，圍繞支撐公司運營發(fā)展、服務電網(wǎng)用戶、服務社會與政府三條主線開展了應用場景的研究工作。目前已在配電網(wǎng)可靠性關(guān)鍵因素分析、電網(wǎng)運營效能分析、關(guān)鍵時期電網(wǎng)供電保障預警分析、電力數(shù)據(jù)支撐宏觀經(jīng)濟形勢評價與預測、用戶用電行為分析、城市電力地圖等領域開展專題研究工作，并與多家網(wǎng)省電力公司合作開展研究成果落地的試點建設。
大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)企業(yè)的研究和應用任重道遠，特別是在基礎數(shù)據(jù)獲取、多領域數(shù)據(jù)融合和專業(yè)數(shù)據(jù)解析等各個層面存在諸多困難。如果說電網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)問題尚且容易解決，那外部數(shù)據(jù)的獲取則更為困難。展望未來的全球能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展，上述問題將更加突出。由于大數(shù)據(jù)是一項綜合性技術(shù)，場景設計和應用開發(fā)過程需要多學科、多領域的合作，目前沒有成熟的系統(tǒng)性的研究方法可采用，研究工作具有實驗性和探索性，上述原因?qū)е略诙唐趦?nèi)難以獲得令人信服的研究成果。
電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵要素 頂層設計
電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展大數(shù)據(jù)，需要具備清晰的戰(zhàn)略目標和發(fā)展重點，依托全局化的研究思路，統(tǒng)籌謀劃大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)、典型應用的推廣以及相關(guān)標準規(guī)范制定。頂層設計對企業(yè)數(shù)據(jù)管理進行整體統(tǒng)籌，對基礎硬件設施和上層軟件配置進行長遠規(guī)劃，提前設計數(shù)據(jù)治理與質(zhì)量提升的有效方案，以集中有效資源應對未來企業(yè)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)體量的快速性增長，達到全面支持企業(yè)內(nèi)部經(jīng)營管理，服務電力用戶和社會的目的。
數(shù)據(jù)源
電力大數(shù)據(jù)的研究和應用已開展近兩年的時間，各方對成果寄予期盼，現(xiàn)在的問題已不是技術(shù)，而是數(shù)據(jù)來源。一方面是數(shù)據(jù)開放程度低，這是企業(yè)、政府甚至全社會共同遇到的問題;另一方面是數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，僅能拿到的數(shù)據(jù)卻難以使用，數(shù)據(jù)在產(chǎn)生維度、采集密度、統(tǒng)計口徑、存儲方式、異常辨識等方面存在問題，為數(shù)據(jù)融合帶來很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。也就是說，目前的數(shù)據(jù)源情況難以支撐全行業(yè)的大數(shù)據(jù)研究。因此，在電力行業(yè)層面建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型與主數(shù)據(jù)管理模式，打破行業(yè)中存在的數(shù)據(jù)壁壘，同時培育產(chǎn)生多維數(shù)據(jù)，在全業(yè)務鏈條間充分實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合共享，對電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展大數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
管理模式
數(shù)據(jù)管理模式創(chuàng)新。數(shù)據(jù)已經(jīng)成為支撐企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源之一。目前的數(shù)據(jù)保存在不同的系統(tǒng)中，而這些系統(tǒng)由不同部門和支撐團隊來運維管理，這給數(shù)據(jù)在跨部門業(yè)務之間的順暢流通帶來了困難。而大數(shù)據(jù)恰恰需要開展跨部門、跨業(yè)務分析，需要通過創(chuàng)新數(shù)據(jù)管理模式，建立數(shù)據(jù)交互與共享機制，才能更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值。
人才管理模式創(chuàng)新。電力大數(shù)據(jù)是交叉學科，在研究方面需要電力領域?qū)＜?、?shù)據(jù)分析專家和信息通信技術(shù)專家等廣泛協(xié)作，但目前各專業(yè)人員還存在交流上的知識壁壘，而跨專業(yè)的復合型人才非常稀缺。當前急需符合專業(yè)需求的專家和分析師，因此需要在企業(yè)內(nèi)培養(yǎng)一支電力大數(shù)據(jù)專家隊伍，并放手引進高端人才;在工程應用方面，電力大數(shù)據(jù)應用場景建設需要跨部門、多業(yè)務層級工作人員的協(xié)作配合，探索新型聯(lián)合攻關(guān)和跨部門協(xié)同推進機制，這是優(yōu)化配置企業(yè)人力資源的關(guān)鍵。
電網(wǎng)企業(yè)大數(shù)據(jù)應用展望
在美國硅谷，正在興起一個“新硬件時代”。其中一個重要的技術(shù)是軟件定義裝置，這項技術(shù)將使IT植入電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)。我們看到ICT技術(shù)正在從支撐系統(tǒng)走向與電網(wǎng)核心系統(tǒng)的融合，電網(wǎng)IT化、能量信息化、信息數(shù)據(jù)化成為新的形態(tài)與特征。在電網(wǎng)由傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)、泛在智能電網(wǎng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，大數(shù)據(jù)如影隨形，貫穿始終，成為電網(wǎng)企業(yè)創(chuàng)新和能力提升的重要路徑。
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)擔當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)趕超國際先進水平，在應用領域采取跨越式的方法吸收創(chuàng)新，提供了新的機遇?？梢灶A見，電力大數(shù)據(jù)將迎來最好的時代，成為產(chǎn)業(yè)風口。這需要我們積極面對，需要得到強烈認知和戰(zhàn)略上的認同，從而推進大數(shù)據(jù)從概念走向現(xiàn)實。
