第4期 2019/05/30
電力大數(shù)據(jù)：一張電費繳費單可以告訴你很多事
馬上就要進入高溫季，一年一度的用電高峰即將到來。每到這個時候就會聽到一些地方拉閘限電的消息，如何確保不拉閘限電是對電力部門的一個考驗，這需要電力部門及時做出預測，還要合理進行錯峰計劃安排，引導用戶自覺錯峰、避峰，提高電網(wǎng)的負荷率, 最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有電力設備的供電能力。在以往，這是一個很困難的工作，高度依賴管理者智慧，但在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，這件事情變得容易了許多。今天，基于過往的用電數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣情況，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已經(jīng)可以提前做出比較準確的預測，同時還會提出相關(guān)的電力調(diào)配建議，供決策者參考。
類似的大數(shù)據(jù)應用場景很多，比如，城市空置住房到底有多少，統(tǒng)計一下這個城市住房用電量就可以得到答案，哪些每個月用電很少的基本就是空置住房；同樣，一個城市的經(jīng)濟活力到底怎么樣，看看各個工廠的用電情況基本就能了解得八九不離十。
這些問題的答案都可以通過匯總一條條用戶用電數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)故障搶修單，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)、電力部門生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)、營銷數(shù)據(jù)、等各方數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和挖掘之后得到，也正是電力行業(yè)正在做的大數(shù)據(jù)應用研究的主要內(nèi)容，很多單位正在進行做，國家電網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院（以下簡稱國網(wǎng)上海電科院）就是其中之一。
致力于大數(shù)據(jù)研發(fā)，助力企業(yè)轉(zhuǎn)型
國網(wǎng)上海電科院電力大數(shù)據(jù)實驗室是專門為從事電力大數(shù)據(jù)的應用研究而成立的一個研究機構(gòu)，由國網(wǎng)上海市電力公司、國網(wǎng)中國電力科學研究院、復旦大學、星環(huán)科技、上海騰天節(jié)能等多方共同組建。
實驗室的成立源于國家863計劃“智能配用電大數(shù)據(jù)應用關(guān)鍵技術(shù)”課題。2014年7月，上海電力公司聯(lián)合復旦大學、中國電科院等科研高校和科研院所組成了研發(fā)團隊，聯(lián)合申請國家863計劃“智能配用電大數(shù)據(jù)應用關(guān)鍵技術(shù)”課題，2015年5月獲國家科技部批準，整個項目研發(fā)周期是三年，電力大數(shù)據(jù)實驗室就是為開展該課題的研究而成立。
實驗室的主要任務是依托國家863課題“智能配用電大數(shù)據(jù)應用關(guān)鍵技術(shù)”，積極開展電力大數(shù)據(jù)實驗平臺建設，以電力大數(shù)據(jù)的應用為核心，為電力大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成、組件研發(fā)、模擬驗證、數(shù)據(jù)共享、示范應用等奠定技術(shù)和工程基礎(chǔ)。
“這個實驗室是由科研人員、一線生產(chǎn)人員和技術(shù)供應商共同組成，這種產(chǎn)、學、研、用多方構(gòu)成的有利于保證課題研究的成功。” 電力大數(shù)據(jù)實驗室負責人、國家電網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院電網(wǎng)技術(shù)中心書記田英杰表示。
該實驗室成立的另一個背景是，國家電網(wǎng)公司正在大力推動企業(yè)轉(zhuǎn)型，通過電力大數(shù)據(jù)的應用，有利于推動國家電網(wǎng)公司向“三型兩網(wǎng)”企業(yè)發(fā)展。因為國家電網(wǎng)公司要向“樞紐型企業(yè)”轉(zhuǎn)型發(fā)展，需要通過電力大數(shù)據(jù)、移動通信傳輸、智能優(yōu)化等技術(shù)的有效應用，實現(xiàn)發(fā)電側(cè)、需求側(cè)與電網(wǎng)公司的能源流、信息流有效溝通。
搭建大數(shù)據(jù)平臺
大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。而國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)過過去30多年信息化的建設，積累了大量的生產(chǎn)、運行、銷售和管理方面的數(shù)據(jù)。這為大數(shù)據(jù)的應用研究奠定了很好的基礎(chǔ)。
初步統(tǒng)計，到2018年底，國網(wǎng)上海市電力公司的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)累計達數(shù)十TB，非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)達數(shù)百TB，這些數(shù)據(jù)每年還在以30%以上的復合增長率快速增長。今年，國網(wǎng)又提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，數(shù)據(jù)將呈爆發(fā)性增長。
“這些數(shù)據(jù)來源于電網(wǎng)內(nèi)的各種信息系統(tǒng)，包括用電信息采集系統(tǒng)、負荷控制系統(tǒng)、營銷應用系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等，這些數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)和上海社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等外部數(shù)據(jù)一起為我們開展電力大數(shù)據(jù)的研發(fā)提供了一個很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。” 田英杰介紹。
針對這些數(shù)據(jù)，實驗室搭建了一個以分布式計算以分布式計算集群為核心、高性能計算集群為輔助的混合并行計算的大數(shù)據(jù)硬件集群，包括集群管理服務器節(jié)點、數(shù)據(jù)服務器節(jié)點和高性能計算服務器節(jié)點以及GPU計算服務器組成，可支持分布式和高性能的混合處理；配置了SAS+SATA+SSD存儲1PB以上，可支持不同需求的梯級存儲。這一配置可滿足電力大數(shù)據(jù)的應用需要。
在軟件配置方面，實驗室采用了星環(huán)信息科技有限公司的大數(shù)據(jù)平臺，擁有Inceptor SQL引擎，支持完整的SQL語法，可降低應用開發(fā)難度；支持聚類、回歸等通用算法和機器學習算法的調(diào)用，開發(fā)了面向電力應用算法的組件；基于Hyperbase列式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了多種索引技術(shù)的組件，可實現(xiàn)范圍查詢、模糊查詢等高速反饋；支持流式數(shù)據(jù)的實時處理；通過對數(shù)據(jù)進行行列安全控制，實現(xiàn)與Oracle一致的安全管理體系。
“當初，我們在大數(shù)據(jù)平臺的選型上也做了很多的調(diào)研和比選。星環(huán)科技提供了很多易用的工具包，他們還能夠提供支持為我們電力開發(fā)專用的工具包，因此我們最終選用了星環(huán)信息科技的大數(shù)據(jù)平臺。” 田英杰說。
大數(shù)據(jù)平臺完成后，課題組迎來了真正的挑戰(zhàn)，就是數(shù)據(jù)的匯總和請理。這個大數(shù)據(jù)平臺涉及三個方面的數(shù)據(jù)，即用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)和社會環(huán)境數(shù)據(jù)。到目前為止，實驗室匯集了浦東居民和工商業(yè)用戶的用電數(shù)據(jù)，規(guī)模約占上海全網(wǎng)四分之一。集成的內(nèi)外部數(shù)據(jù)源有十多個，平臺中的數(shù)據(jù)總量幾十個TB。
田英杰說，這個數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)仍在不斷更新之中，每天夜里個各種新增數(shù)據(jù)就可以自動導入到平臺之中，參與到各種維度的數(shù)據(jù)處理和分析之中。
研究成果初顯
在研究過程中，電力大數(shù)據(jù)實驗室確立了5個業(yè)務應用重點，包括網(wǎng)架優(yōu)化、節(jié)電技術(shù)、錯峰調(diào)度、用電預測和用電行為分析。如今實驗室在這些業(yè)務應用方面都取得了不錯的應用成果。
比如，通過大數(shù)據(jù)平臺提供的可視化控制臺，可以清楚地看到根據(jù)用電量不同而劃分的用戶分組；通過對居民用電特征的分析，可以實現(xiàn)居民用戶用電標簽化和用戶畫像，據(jù)此可實現(xiàn)對偷電、漏電行為的智能識別，為電力檢查提供參考依據(jù)。
大數(shù)據(jù)平臺提供的工商業(yè)用戶用電行為分析可以真實反映上下游行業(yè)的生產(chǎn)強度指數(shù)，對經(jīng)濟景氣進行預測。比如，2016年6月16日上海迪士尼樂園開門迎客，帶動了周圍的商業(yè)發(fā)展，透過這個平臺可以看到方圓5公里內(nèi)用電變化情況。這些都為有關(guān)部門的規(guī)劃提供了很好的參考。
用電預測也是該平臺的一個重要研究內(nèi)容。通過綜合考慮環(huán)境因素，結(jié)合電力負荷、電量等電力數(shù)據(jù)，利用回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習等大數(shù)據(jù)方法構(gòu)建的用電預測模型，預測精度高,對于合理經(jīng)濟調(diào)節(jié)電網(wǎng)運行方式、制定發(fā)電計劃及檢修計劃，確保電力設備安全、提高經(jīng)濟效益具有重要意義。
還有前面提到的錯峰調(diào)度，平臺采用聚類關(guān)聯(lián)等分析方法精準分析用戶錯峰潛力，考慮業(yè)務維、時間維、空間維等多變量優(yōu)化方法，做出需求側(cè)錯峰優(yōu)化調(diào)度方案，為業(yè)務部門制定供電方案提供了技術(shù)指導。另外，在網(wǎng)架優(yōu)化方面，課題組提出了一種基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型的中壓配電網(wǎng)架優(yōu)化方法，能更好地適應生產(chǎn)實際，提出更具可行性與可信度的優(yōu)化方。
可喜的是，今天電力大數(shù)據(jù)實驗室的一些研究成果已經(jīng)走出了實驗室，比如，現(xiàn)在實驗室就在為有關(guān)部門提供工業(yè)景氣指數(shù)報告，這就是基于區(qū)域內(nèi)工業(yè)企業(yè)用電等相關(guān)情況匯總分析而成，有助于政府部門實時了解工業(yè)企業(yè)的實際運行情況。
田英杰表示，電力大數(shù)據(jù)的應用范圍很廣、應用潛力很大，還有很多研究有待開展。談及今后的工作，田英杰說，國網(wǎng)上海電力將在已有的電力大數(shù)據(jù)實驗室的基礎(chǔ)上，充分利用好現(xiàn)有的團隊資源和我們的數(shù)據(jù)資源，緊密圍繞著電網(wǎng)的痛點和難點，同時結(jié)合上海社會經(jīng)濟的發(fā)展需要來開展下一步研究，為上海智慧城市的建設助力，為國網(wǎng)公司“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)目標的實現(xiàn)發(fā)揮自己的作用。
本文章選自《數(shù)字化轉(zhuǎn)型方略》雜志，閱讀更多雜志內(nèi)容，請掃描下方二維碼
