2015年8月19日,國務院常務會議通過了《關于促進大數據發(fā)展的行動綱要》,特別強調通過大數據的發(fā)展,提升創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新活力和社會治理水平。大數據正在改變著各行各業(yè),電商的成功、互聯(lián)網業(yè)的爆發(fā)式增長以及互聯(lián)網金融的高速發(fā)展向各大行業(yè)展現了互聯(lián)網與行業(yè)融合的巨大發(fā)展?jié)摿酮毺氐膭?chuàng)新路徑。
而在這其中,大數據扮演著核心角色。互聯(lián)網的本質是信息的互聯(lián)和處理,而信息則以數據為載體。電力行業(yè)蘊含了巨大的數據資源,同時也呈現出突出的數據價值需求。據估算,電力行業(yè)的生產、管理、用戶、計量、資產等方面數據已達到20PB。來自于復雜大電網的調度運行、新能源與負荷的時空變異、電力資產壽命與運行狀態(tài)、主動配電與需求響應等都存在著巨大的以數據為支撐的決策與配置需求。
近年來,在電力領域大數據已經得到了廣泛關注,國內的一些專業(yè)機構和高校開展了電力大數據理論和技術研究,我國電力行業(yè)也在積極開展大數據研究的應用開發(fā),電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)在電力系統(tǒng)各專業(yè)領域開展大數據應用實踐,國家電網公司啟動了多項智能電網大數據應用研究項目。
智能電網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)網則是智能電網的高級階段,“互聯(lián)網+智慧能源”進一步豐富了智能電網的內涵;這些新概念均與大數據密切相關,大數據為智能電網的發(fā)展和運營提供了全景性視角和綜合性分析方法。就物理性質而言,智能電網是能源電力系統(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,智能電網離不開人的參與,且受到社會環(huán)境的影響,所以智能電網也可被看作是一個由內、外部數據構成的大數據系統(tǒng)。內部數據由智能電網本身的系統(tǒng)產生,外部數據包括可反映經濟、社會、政策、氣候、用戶特征、地理環(huán)境等影響電網規(guī)劃和運行的數據。在智能電網的發(fā)展過程中,大數據必將發(fā)揮越來越重要的作用。
大數據在電網企業(yè)的應用價值提升運營管理水平
電力系統(tǒng)是實現電能生產、傳輸、分配和消費瞬時平衡的復雜大系統(tǒng)。智能電網需進一步實現各類新能源、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、用戶側系統(tǒng)與電網的互動受社會環(huán)境、用戶心理的影響;隨著智能電網的發(fā)展,電網的復雜性和不確定性進一步加劇,不同環(huán)節(jié)的時空關聯(lián)性更加密切,使電網的發(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濟、安全、可靠性和電能質量提出了更高的要求,智能電網中部署的WAMS系統(tǒng)、AMI系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、輸變電設備監(jiān)控系統(tǒng)等為認識電網特性、預測電網發(fā)展和可能的運行風險提供了依據。
借助大數據技術,對電網運行的實時數據和歷史數據進行深層挖掘分析,可掌握電網的發(fā)展和運行規(guī)律,優(yōu)化電網規(guī)劃,實現對電網運行狀態(tài)的全局掌控和對系統(tǒng)資源的優(yōu)化控制,提高電網的經濟性、安全性和可靠性?;谔鞖鈹祿?、環(huán)境數據、輸變電設備監(jiān)控數據,可實現動態(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數據、調度數據和仿真計算歷史數據,分析電網安全穩(wěn)定性的時空關聯(lián)特性,建立電網知識庫,在電網出現擾動后,快速預測電網的運行穩(wěn)定性,并及時采取措施,可有效提高電網的安全穩(wěn)定性。
提高用戶服務水平
用戶端的數據是一個待挖掘的金礦。大數據將各行業(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,促成了電網企業(yè)對用戶的需求感知,依據數據的分析來進行運行調度、資源配置決策,并基于分析來匹配服務需求。
在智能電網中,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/消費者”代替。用戶系統(tǒng)不僅可對內實現能源的生產和消費管理,并在一定的區(qū)域內實現能源交易,還將對外參與需求響應或作為虛擬電站參與調度運行。促進用戶與電網的互動是提高大電網靈活性、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、需求調度的途徑。
根據AMI數據(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,參與電網互動情況),結合用戶特征數據(住房、收入和社會心理)和社會環(huán)境數據(氣候、政策激勵等),可分析預測用戶的能源生產和消費特征,為電網規(guī)劃和運行方式安排提供參考;也可促進電力需求側管理,鼓勵和促進用戶參與需求響應,實現與用戶的高效互動,提高用戶側能效水平,改善用戶用電體驗,提高用戶滿意度。
提供政府決策支持
電網作為載體承載著能源與用能兩大主體,它關聯(lián)著諸多因素。今天的能源政策與機制應超出基于因果關系和條件評估的判斷,需要以數據為基礎、關聯(lián)分析為依據的決策。如:電價特別是階梯電價定位,基于綜合用能行為數據和生產、生活各因素以及電力生產成本等多因素進行數據分析,才能有效地激活各個要素,實現最佳效果。再如新能源、分布式能源、電動汽車、需求響應等技術的大規(guī)模實施,不僅取決于技術成熟度和經濟性,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發(fā)展,應在政策條例的試行階段進行分析和檢驗,大數據是最有效的手段。此外,電力與經濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和群眾生活密切相關,電力需求變化能夠真實、客觀地反映國民經濟的發(fā)展狀況與態(tài)勢。通過分析用戶用電數據和新能源發(fā)電數據等信息,電網企業(yè)可為政府了解全社會各行業(yè)發(fā)展狀況、產業(yè)結構布局、預測經濟發(fā)展走勢提供數據支撐,為相關部門在城市規(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。
支撐未來電網發(fā)展
國家電網公司站在全球能源發(fā)展高度,提出了全球能源互聯(lián)網發(fā)展藍圖,以最大化地開發(fā)利用新能源,實現能源資源在全球范圍的優(yōu)化配置。未來電網具有長距離、廣范圍、泛在智能和共享互聯(lián)的特點,將發(fā)生電網運行機制與商業(yè)模式的重構。在龐大而廣泛的未來電網中,將呈現電源多樣性、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,需要以大量的、多維的、高密度的數據來支撐預測、預警、機器決策和人工判斷。在智能電網向更高階段發(fā)展過程中,地域更加廣泛,需基于全球數據實現能源電力大范圍平衡來保障電網及其他系統(tǒng)的安全。這就是大數據對電網發(fā)展與未來電網目標實現路徑的支撐。
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+”行動計劃帶來的社會變革中,電網企業(yè)擔當著重要角色并面臨著轉型發(fā)展的機遇。大數據演化著一場模式與價值功能的重構,為智能電網、全球能源互聯(lián)網的發(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。可以預見,電力大數據將迎來最好的時代,成為產業(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,從而推進大數據從概念走向現實。
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