【深度】面向智能電網(wǎng)應用的電力大數(shù)據(jù)關鍵技術
大數(shù)據(jù)這個術語最早期的引用可追溯到Apache軟件基金會的開源項目Nutch。當時,大數(shù)據(jù)用來描述為更新網(wǎng)絡搜索索引需要同時進行批量處理或分析的大量數(shù)據(jù)集。
早在2008 年Nature就出版了專刊“Big Data”,從網(wǎng)絡經(jīng)濟學、超級計算、互聯(lián)網(wǎng)技術、生物醫(yī)藥、環(huán)境科學等多個方面介紹了海量數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn);2011年Science推出數(shù)據(jù)處理的專刊“Dealing With Data”,深入討論了數(shù)據(jù)洪流(datadeluge,DD)所帶來的挑戰(zhàn),并指出如果能夠更有效地組織和利用這些海量數(shù)據(jù),人們將得到更多的機會發(fā)揮科學技術對推動社會發(fā)展的巨大作用;2012年奧巴馬宣布美國政府投資2億美元啟動“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計劃”,將大數(shù)據(jù)比喻為“未來的新石油”,將對大數(shù)據(jù)的研究上升為國家意志,掀起了世界各國大數(shù)據(jù)的研究熱潮。
大數(shù)據(jù)的定義,業(yè)界雖然有一些共識,但是并未有統(tǒng)一的定義。麥肯錫認為“大數(shù)據(jù)是指其大小超出典型數(shù)據(jù)軟件抓取、儲存、管理和分析范圍的數(shù)據(jù)集合”;Gartner認為“大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)”。
在對大數(shù)據(jù)的定義中,比較有代表性的定義是3V定義,即規(guī)模性(Volume),多樣性(Variety)和高速性(Velocity),規(guī)模性是指數(shù)據(jù)量龐大,數(shù)據(jù)洪流已經(jīng)從GB、TB級上升到PB、EB、ZB級;多樣性是指數(shù)據(jù)類型繁多,并且包含結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù);高速性則是指數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流的形態(tài)快速、動態(tài)的產(chǎn)生,數(shù)據(jù)處理的速度也必須達到高速實時處理。
另外大數(shù)據(jù)第4V的討論并沒有取得一致的結(jié)論,國際數(shù)據(jù)公司(international data corporation, IDC)認為大數(shù)據(jù)應該具有價值性(Value),且價值密度稀疏;IBM則認為大數(shù)據(jù)的第4V特性是真實性(Veracity)。大數(shù)據(jù)的這些特點決定了在大數(shù)據(jù)時代,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術必需有革命性的提升。
電力系統(tǒng)作為經(jīng)濟發(fā)展和人類生活依賴的能量供給系統(tǒng),也具有大數(shù)據(jù)的典型特征。電力系統(tǒng)是最復雜的人造系統(tǒng)之一,其具有地理位置分布廣泛、發(fā)電用電實時平衡、傳輸能量數(shù)量龐大、電能傳輸光速可達、通訊調(diào)度高度可靠、實時運行從不停止、重大故障瞬間擴大等特點,這些特點決定了電力系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)數(shù)量龐大、增長快速、類型豐富,完全符合大數(shù)據(jù)的所有特征,是典型的大數(shù)據(jù)。
在智能電網(wǎng)深入推進的形勢下,電力系統(tǒng)的數(shù)字化、信息化、智能化不斷發(fā)展,帶來了更多的數(shù)據(jù)源,例如智能電表從數(shù)以億計的家庭和企業(yè)終端帶來的數(shù)據(jù),電力設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)從數(shù)以萬計的發(fā)電機、變壓器、開關設備、架空線路、高壓電纜等設備中獲取的高速增長的監(jiān)測數(shù)據(jù),光伏和風電功率預測所需的大量的歷史運行數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)等。
因此在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)爆炸式增長的新形勢下,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術遇到瓶頸,不能滿足電力行業(yè)從海量數(shù)據(jù)中快速獲取知識與信息的分析需求,電力大數(shù)據(jù)技術的應用是電力行業(yè)信息化、智能化發(fā)展的必然要求。
中國電機工程學會信息化專委會在2013年3月發(fā)布了《中國電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》,將2013 年定為“中國大數(shù)據(jù)元年”,掀起了電力大數(shù)據(jù)的研究熱潮。根據(jù)白皮書描述,電力大數(shù)據(jù)的特征可概括為3V和3E。3V為體量大(Volume)、速度快(Velocity)和類型多(Variety) ; 3E 為數(shù)據(jù)即能量(Energy) 、數(shù)據(jù)即交互(Exchange)和數(shù)據(jù)即共情(Empathy)。
其3V的描述和其他行業(yè)的描述比較接近,3E的描述具有典型的電力行業(yè)特征,體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)應用中的巨大價值。數(shù)據(jù)即能量簡而言之,就是指通過大數(shù)據(jù)分析達到節(jié)能的目的,電力大數(shù)據(jù)應用的過程,就是電力數(shù)據(jù)能量釋放的過程;數(shù)據(jù)即交互是指電力大數(shù)據(jù)與國民經(jīng)濟其他領域數(shù)據(jù)進行交互融合,才能發(fā)揮其更大價值;數(shù)據(jù)即共情是指電力大數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系千家萬戶、廠礦企業(yè),只有情系用電客戶,滿足客戶需求,電力企業(yè)方能以數(shù)據(jù)取勝。
電力大數(shù)據(jù)貫穿發(fā)、輸、變、配、用等電力生產(chǎn)及管理的各個環(huán)節(jié),是能源變革中電力工業(yè)技術革新的必然過程,不僅是技術上的進步,更是涉及電力系統(tǒng)管理體制、發(fā)展理念和技術路線等方面的重大變革,是下一代電力系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時代下價值形態(tài)的躍升。對建設堅強智能電網(wǎng)而言,亟需開展大數(shù)據(jù)相關技術的研究,為電力大數(shù)據(jù)時代的到來奠定理論基礎和技術積累。
1 智能電網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)的關系
1.1 智能電網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的關系
智能電網(wǎng)就是將信息技術、計算機技術、通信技術和原有輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網(wǎng),具有提高能源效率、提高供電安全性、減少環(huán)境影響、提高供電可靠性、減少輸電網(wǎng)電能損耗等優(yōu)點。
智能電網(wǎng)的理念是通過獲取更多的用戶如何用電、怎樣用電的信息,來優(yōu)化電的生產(chǎn)、分配及消耗,利用現(xiàn)代網(wǎng)絡、通信和信息技術進行信息海量交互,來實現(xiàn)電網(wǎng)設備間信息交換,并自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能,可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動化控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能,因此相關研究者指出:可以抽象的認為,智能電網(wǎng)就是大數(shù)據(jù)這個概念在電力行業(yè)中的應用。
1.2 大數(shù)據(jù)與云計算的關系
根據(jù)美國國家標準與技術研究院的定義,云計算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)隨時、隨地、按需、便捷地訪問共享資源池(如計算設施、應用程序、存儲設備等)的計算模式。
責任編輯:電朵云
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