大數據技術在智能電網的發展研究

瀏覽次數:835 發布日期:2017-05-05

    摘要:電力資源是我國賴以發展,人民賴以生存的重要能源,是我國經濟增長、社會建設的前提基礎。如今,隨著現代化進程的不斷加快,電力資源已經切實融入了人們生活、工作、生產的方方面面,其與人們之間的關系千絲萬縷割舍不斷,而人們對其的需求也開始不斷提高,在保障用電安全質量的同時,人們對供電服務有了新的期待。為此,在經濟全球化背景下,智能電網的普及將成為必然之勢,而大數據技術的全面應用將有效地促進智能電網的發展,令電力事業的規模不斷擴大,有效地保障供電服務的質量安全。本文試分析大數據技術在智能電網運行過程中的應用與發展,旨在為今后電網事業邁入新的階梯略盡綿薄之力。


前言


改革開放以來,我國的經濟水平發生了翻天覆地的變化,電力資源的廣泛應用有效地為進一步促進經濟增長、社會建設奠定了堅實基礎。如今,電力資源已然成為了國家賴以發展、人民賴以生存的重要能源,切實融入了人們的生活、工作、生產之中,與社會、人們之間形成了千絲萬縷、割舍不斷的關系。隨著現代化進程的不斷加快,人們對電力事業的工作要求與日俱增,在保障用電安全質量的同時,人們對供電服務有了更多的期待。為此,在經濟全球化背景下,智能電網的普及將成為必然之勢,智能電網指的就是電網的智能化管理及運行,也被稱為“電網2.0”,是建立在集成、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用,繼而實現了電網的安全、經濟、高效優質、環境友好、使用安全等目標。只有確保電網管理、運行的智能化、自動化、科學化、信息化,才能保障電能產出可以滿足21世紀用戶用電的需求,容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。在智能電網的運行過程中,大數據技術的應用至關重要,其應用可以直接促進智能電網的運行、發展。


1.大數據技術的概述


近年來,世界已經進入了大數據時代,大數據技術的應用已經滲透到了諸多領域,在某種程度上改變了人們的生產工作及生活方式。何謂大數據?大數據的英文全稱為“bigdata”,翻譯作“巨量資料”。大數據技術指的是基于計算機網絡技術的興起應運而生的數據分析技術,簡單來說即所涉及到的數據信息資料規模龐大,已經達到了無法通過目前主流軟件工具進行收集、管理、處理并整理成為企業經營決策所需資訊的程度。這種信息數據呈爆炸式的趨勢,需要進一步實現挖掘、優化,只有采取具有更強決策力、洞察力的處理方式才能有效地應用大數據技術。可以說,“大數據是數據分析的前沿技術,是繼云計算、物聯網之后又一次顛覆性的技術變革。”


在我國電網系統不斷建設、發展的過程中,數據化信息的應用已經達到了前所未有的地步,隨著運營水平的不斷提升,電網系統的不斷智能化實現,信息平臺所承載的數據信息量將會越來越多,甚至呈現出井噴趨勢,在這種情況下,如果不能有效利用智能電網中計算機信息技術網絡平臺的豐富數據,就意味著智能化系統沒有起到真正的實質作用,只是一種形式化內容。數據越是豐富、多樣、實時,供電企業越是要采取更加具有顛覆性、前沿性的技術來加以支持,繼而構建智能化、自動化、實時化的電網系統,大數據技術恰恰能夠提供這種技術支持,成為促進智能電網運行生產的重要手段。研究大數據技術在智能電網運營中的發展,將對電力企業的規模擴大、電能資源的質量提高有著不可或缺的重要作用。


2.智能電網管理中大數據處理技術的應用


2.1智能電網大數據的挖掘與采集應用


由于智能電網具有高度的自動化、實時化功能,所以導致其與傳統的電網建設運營相比,將獲取內容量無比巨大的信息數據,而在智能電網的運行過程中,這些數據信息將會影響到其正常的工作,甚至直接關系到供電的質量與安全,如果不能高效、集中地控制、管理這些數據資源,將會給智能電網的運營帶來嚴重的阻礙影響。而大數據技術正是一種具有處理信息實時、有效的技術,具有挖掘、采集的應用功效,“大數據挖掘與采集技術的應用主要集中在以下方面。一是在全面的數據挖掘中,在智能管理過程中,其主要管理數據不僅集中在電網中電力企業、變電設施等內部管理中,同時也表現在與電網相關的電力用戶、經濟發展乃至自然條件等相關數據有著重要影響。”[2]為此,大數據挖掘技術可以通過對電網下游經濟的發展狀況進行挖掘處理的方式起到積極效用,為分析電力的使用情況而提供數據資料,起到不可或缺的作用。為了確保電力系統運行的安全與質量,在運行過程中,智能電網必須采集大量的數據信息,不僅如此,其必須確保信息的全面性,而傳統的電網管理對信息數據的收集十分有限,數據的有限性給后期的分析處理帶來了一定的消極影響。如今,在智能電網的幫助支持下,電網運行過程中的電側靜態、動態信息,輸變電側等數據信息都可以得到完整采集,這種快速的、龐大的數據信息采集量目前只有大數據采集技術能夠實現,這種優勢,將成為后期數據分析處理的重要基礎。


2.2新型數據庫管理應用技術


傳統的電網系統在處理數據信息方面存在極為明顯的劣勢,因此,在數據信息如此龐大的今天,傳統電網已然不再適應大數據處理方面的要求,更缺少足夠的數據庫存量來對呈井噴式的信息作出管理的能力。在這種情況下,必須為智能電網的龐大數據信息管理選擇更加先進、高效、實時的數據庫管理技術,只有這樣,才能有效地提高管理水平,確保數據信息的質量。不僅如此,在實際應用的過程中,數據處理技術的作用至關重要,傳統電網系統的信息數據處理之所以較慢,沒有效率,恰是因為缺少信息處理的規律性以及同步性。而現在智能電網的數據處理技術恰好能克服這一問題,通過增加處理節點的并行方式對管理數據實現同步操作,有效地提高了數據信息的可用率,保障了數據信息的實際效用。


2.3數據處理中的云計算技術


“云計算技術”是近年來剛剛興起的熱詞,是基于互聯網的相關服務增加,使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。“云”是網絡、互聯網的一種比喻說法,如今,云計算技術的出現與應用可以實現每秒十萬億次的運算,只有這么強大的計算能力才能滿足日益變化的市場發展趨勢以及爆炸式的數據計算。作為智能電網中大數據處理技術的重要部分,云計算技術主要被應用在數據的計算、分析以及統計階段,其最大的效用主要體現在兩個方面,一是在數據信息的計算方面,二是在智能電網的遠程監控方面。首先在計算數據方面,云計算技術所具有的無與倫比的計算能力可以幫助智能電網有效地計算內部各項數據信息,在短時間內完成龐大數據信息的計算工作,且能夠保障計算的準確性與高效性。這在以往的技術面前是無法想象的,云計算技術的應用實現了數據信息處理效率與質量的新階段躍進,這次質與量的提升是跨越性的。在數據信息遠程監控方面,智能電網的管理區域將會有大幅度的增加,區域范圍的增加將導致遠程數據監控工作具有相當大的難度,如果沒有一種高效的、實時的網絡計算技術同時跟進,作為有效的技術支持,那么監控工作將難以順利開展。而云計算技術恰好可以滿足這一點,以其快速、高效、準確的數據計算能力在網絡平臺對各項數據指標進行實時監控,且能夠同步對這些問題進行分析處理,如果在分析數據問題的過程中發現了超出標準范疇的情況,將會及時進行預警并采取相應處理措施,這樣,智能電網在大數據處理中的遠程監控將得以順利實現。


3.智能電網中大數據技術的應用現狀以及未來發展難點


3.1智能電網大數據技術的應用現狀


“在智能電網中,大數據的產生和存在主要有以下三個方面的原因。一方面是對于電網運行以及設備數據方面的內容,這方面的數據也是智能電網的主要內容,第二方面是對于電能的營銷數據,第三方面是對于電力企業的管理數據。”[3]而這三者對于我國的電力企業而言,都是最為重要的部分,如果脫離了這三部分內容,電網事業將無以為繼,一直以來,在這些方面,我國的電力企業都投注了巨大的人力、物力資源,并耗費了相當多的時間與資金成本,然而換來的結果不盡理想,對于智能電網而言,數據內部的層次劃分將成為解決數據庫的重點。


目前,大數據的研究和應用隨著全球化進程的加快以及世界領域科學技術水平的提高而逐漸進入熾熱發展階段。我國在這方面所呈現出來的態勢主要體現在大數據的控制、管理問題上,然而就某些方面而言仍然存在的巨大的劣勢,比如云計算平臺的構建尚有較大的發展空間,數據發掘及處理技術的應用尚待提高等。目前,我國在混合計算模式的應用方面取得了一些新進展,有效地促進了數據計算的提高,給后期智能電網的運行打開了良好的發展局面。




3.2智能電網中大數據技術未來發展的難點


3.2.1缺少對大數據技術的認同


盡管智能電網的運行以及大數據技術的應用已然成為了一個不可避免的新趨勢,但是在我國的電力事業領域,仍存在大量的傳統企業,其對大數據技術缺少必要的理解與認知。大部分“電力專業人員對大數據的基本概念,大數據在智能電網中應用價值的認識不足,甚至存在著一定程度的懷疑。”[4]這種懷疑是缺少客觀性的,因為很多電力專業的人并沒有將互聯網技術、云計算技術與智能電網的運行發展有機地結合起來。只有充分認識到大數據技術的實際效用,其在今后的應用過程中才能被不斷重視,得以有效發展。


3.2.2技術準備與資金投入的有限


盡管在國內外區域,大數據技術的應用和研究都取得了一些成果,但是從整體發展趨勢來看,我國智能電網中大數據技術應用發展仍存在著巨大的局限性,即缺少必要的技術準備,導致大數據技術只是較為零散地被納入智能電網運行中,而不是以一種發展戰略的身份整體實施到電網系統的運行工作。因此我國在這方面仍然停留于初期的探索階段而沒有深入實質,將其化為全局性的戰略內容與戰略目標。這種技術準備上的不足不僅源于我國科學探究水平的有限,更是由于資金投入力度的不足,目前,大數據技術的巨大潛力仍然未被完全挖掘出來,其后市是否具有無比的價值市場尚不得而知,然而很多電力企業對于未知的經濟效益不敢果斷地投入高額成本,以至于大數據技術的發展缺少主動性、關鍵性。


3.2.3傳輸存儲技術的應用


信息的高度膨脹,讓信息化技術的發展成為了目前的大趨勢,且在電網系統的智能化管理應用方面取得了一定程度上的效果,然而,龐大的數據資源對于智能電網的運行而言并非百利而無一害,事實上,數據信息的高速膨脹給傳輸和存儲帶來了較大壓力。首先在傳輸方面,由于“在電力系統的運行過程中,需要對各個環節的相關數據和設備的監測數據進行詳細的記錄,這個過程中所產生的海量數據,使得監控系統承擔著比較大的壓力”[5],為此就要減少數據信息的傳輸量,力求提高數據信息監管控制的效率與質量。然而數據傳輸量的縮減可利用的策略較少,一般而言,是采取對數據信息進行壓縮處理的方式,確保數據傳輸質量。


而在存儲方面,數據信息量的無限增多也帶來了一些無法回避的問題,在這種情況下,傳統的分布式文件保存方法難以應用在實時數據的處理技術上,這就導致實時數據的處理缺少合理的、良好的解決方式。在后期的大數據技術發展中,將不利于其進一步提高處理信息的質量與效率。


3.2.4實時處理技術


電網系統智能化的終極體現即實現了電力系統操作管理的自動化、實時化、智能化、科技化,對于智能電網系統而言,實時化不僅是管理效率的提高,更是監控預警的有效保障,如果不能做到實時化,就會導致智能電網的實際效用大打折扣,因此大數據的實時處理技術至關重要,也將成為后期發展的一項重點,然而由于大數據技術所涉及的數據信息量過于巨大,有時甚至會嚴重超過其處理范疇與處理能力,繼而導致效率下降、時間過長。為此,有效地控制數據信息量的增長與變化將是大數據技術發展的首要解決難題。


3.2.5可視化技術的發展難點


目前,在智能電網運行中,大數據技術的可視化效果尚未得以全面、有效地實現,仍處在前期探究階段,對于智能電網而言,數據信息的有效處理顯現在屏幕上,具有可視化功能將是一項長遠的發展挑戰。可視化技術要建立在集成技術、交互工具等技術方法設備完善的前提基礎上,繼而通過高分辨率的圖像顯現得以為用戶提供便利、準確的結果,從而保障電網質量。要想促進可視化技術的發展,除了要考慮集成技術的應用性外,還要加強后期的檢測、維護技術,確保數據可視化不會出現任何紕漏。


4.大數據技術的發展趨勢


4.1充分認識大數據技術的重要性


大數據技術的發展將隨著電網建設規模的不斷壯大成為必然趨勢,為此,促進大數據技術水平的不斷提高應成為電力企業的共同目標,首先電力企業應對大數據技術的價值意義與長遠作用有著明確清晰的認識,在現代化社會,智能電網運行中的數據信息量只會與日俱增,因此,大數據技術是智能電網運行順利的重要前提,數據技術人員必須深知其所具備的關鍵性,完善各項管理技術,繼而有效提高大數據技術的處理能力,保障數據信息的處理質量與效率。


4.2加強數據處理的質量要求


智能電網的運行過程中,大數據技術的應用價值主要體現在對信息數據處理的高效性、實時性上,如果大數據技術具有的極強信息處理能力用以解決、處理一些無效信息,將導致效率直線下降,為此保障數據信息的價值性、有效性將成為提高大數據技術效率的前提。電力企業應在數據處理過程中,對數據信息的管理指標進行嚴格的要求,提高數據挖掘的質量標準,將有助于大數據技術的效率提升,繼而進一步保障數據處理的質量。


4.3數據可視化


在大數據技術不斷發展的過程中,可以將可視化技術與之進行融合,繼而實現智能電網數據可視化功能,利用數據庫中的應用數據構成可視圖像,繼而能夠對數據信息從不同維度進行觀察、分析、探索。對數據資料進行宏觀調控以及微觀把握,這樣能夠進一步保障智能電網的運行可靠性。


4.4預測用電量變化趨勢


在傳統電網應用模式下,數據資料的有限難以提供有效的信息,繼而對用電量的變化進行準確地預測分析。然而大數據時代背景下,大數據技術的應用發展能夠為智能電網提供必要的數據信息,不僅如此,大數據技術提供的數據信息并非龐雜無章,而是經過處理的能夠反映數據間關系的內容,以此能夠對用電量的變化做出較為準確有效的分析預測,進一步強化工作重點。


結論


智能電網的發展將有效地促進電力企業的供電生產量提高,保障供電服務的質量與安全,為電力企業的效益增加與長遠發展奠定堅實基礎。為了實現電網系統管理的智能化、實時化、自動化,大數據技術的應用將具有不可替代的作用,電力企業應針對其各項問題進一步作出有效處理,使其在電網運行過程中發揮出更大價值。



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