◆劉愛芹

淺談大數(shù)據(jù)在能源行業(yè)的應(yīng)用

◆劉愛芹

(山東物流集團清恒能源有限公司 山東 250000)

隨著能源供給的重大改革，在節(jié)能減排等新的產(chǎn)業(yè)布局要求下，本文分析了能源行業(yè)大數(shù)據(jù)的技術(shù)特征，總結(jié)了現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源行業(yè)應(yīng)用的基本場景和特點，探討了其技術(shù)特征下的應(yīng)用實踐要點，對今后大數(shù)據(jù)在能源行業(yè)的使用提出了建設(shè)性意見。

大數(shù)據(jù)；能源行業(yè)；應(yīng)用

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源行業(yè)的應(yīng)用時代背景

我國進入新時代，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)布局發(fā)生重要變化，節(jié)能減排已經(jīng)成為能源企業(yè)面對的、不可回避的突出問題。目前跟隨著時代的發(fā)展步伐，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景及大數(shù)據(jù)技術(shù)下，大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源行業(yè)上的應(yīng)用凸顯了驕人的效能，基于大數(shù)據(jù)平臺立足于能源行業(yè)進行相應(yīng)研究和綜合性服務(wù)，對于提高能源企業(yè)的能效水平凸顯顯著作用。

大數(shù)據(jù)技術(shù)對于數(shù)據(jù)的處理，有著數(shù)據(jù)承載量大、所支持處理數(shù)據(jù)的類型多樣性、商業(yè)化高能效、處理速度快等許多特點[1]。在能源行業(yè)發(fā)展過程中，必然需要將相關(guān)行業(yè)信息和行業(yè)本身相結(jié)合，實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)是這一高級目標，進而實現(xiàn)利用現(xiàn)有成熟穩(wěn)定的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施與能源基礎(chǔ)設(shè)施的融為一體，提升行業(yè)產(chǎn)能、生產(chǎn)效能、降低排放。

2 大數(shù)據(jù)的使用具體體現(xiàn)

大數(shù)據(jù)存在于能源互聯(lián)網(wǎng)海量信息種類繁多，且體量巨大。大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源行業(yè)使用實踐中，就能源大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源，一方面來自于企業(yè)與能源相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中包含了生產(chǎn)企業(yè)的輸出、經(jīng)營管理的基本情況、設(shè)備用能轉(zhuǎn)移等多方面的數(shù)據(jù)源，另一方面來自于用戶在使用過程中體現(xiàn)出來的跟隨市場波動、季節(jié)性、區(qū)域性特點，綜合分析該領(lǐng)域數(shù)據(jù)特征可概括數(shù)據(jù)即能量、數(shù)據(jù)即交互、數(shù)據(jù)即共情[2]。

在能源企業(yè)構(gòu)建新的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)中，信息處理實時性在能源物聯(lián)網(wǎng)的運維中緊密跟隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展、預(yù)告行業(yè)發(fā)展趨勢，為能源企業(yè)、行業(yè)發(fā)展提供前瞻性決策依據(jù)?，F(xiàn)階段藉由能源大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的支持，在能效對標、節(jié)能技術(shù)改造、節(jié)能潛力挖掘和能效提升等方面能源企業(yè)存在著可以深挖的升級空間，從工作實踐來看，其效能發(fā)揮體現(xiàn)在：推動企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造的有效實施，提高生產(chǎn)工藝工序優(yōu)化、能源管理水平，提升節(jié)能措施、理念的發(fā)展和提高。從能源行業(yè)整體布局的視角，有利于協(xié)助政府深入挖掘區(qū)域內(nèi)企業(yè)能源數(shù)據(jù)所蘊含的潛在價值，進而分析能源行業(yè)所服務(wù)的其他行業(yè)的用能趨勢、規(guī)律，為政府部門在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級等方面提供有力的信息數(shù)據(jù)支持。

3 大數(shù)據(jù)在能源行業(yè)應(yīng)用的要點

總結(jié)前人的研究，從系統(tǒng)分析的角度審視大數(shù)據(jù)的采集、分析技術(shù)。綜合考量國內(nèi)對于能源大數(shù)據(jù)服務(wù)的初步研究發(fā)現(xiàn)，從信息理論視角分析大數(shù)據(jù)的使用，基于能源互聯(lián)網(wǎng)的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)過程中首先提取數(shù)據(jù)，并就數(shù)據(jù)特征進行分析與歸納，基于以上過程為決策提供依據(jù)，構(gòu)建了基于多層模式的數(shù)據(jù)融合方案[3]。能源互聯(lián)網(wǎng)，是一個信息與能源相融合的綜合、互聯(lián)、互通的體系，所構(gòu)成單元的“局域網(wǎng)”的能量自治單元以微網(wǎng)、分布式能源存在。能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建理念相似，均是從底層指向上層，在開放、對等、互聯(lián)、開放的原則下，有著能量自治單元相似屬性的相關(guān)數(shù)據(jù)分享藉由micro-web等載體實現(xiàn)。同時能源互聯(lián)網(wǎng)有著能源雙向按需傳輸?shù)奶卣?，并在使用過程中實現(xiàn)動態(tài)平衡，借助于開放對等的體系，實現(xiàn)能源與信息一體化架構(gòu)。在能源網(wǎng)發(fā)展分布與集中相結(jié)合的大趨勢下，需要能源互聯(lián)網(wǎng)相對于能源網(wǎng)起到相輔相成的作用。

在大數(shù)據(jù)技術(shù)使用中，必須了解其固有的特點，主要涵蓋產(chǎn)生、采集、存儲等生命周期管理。站在數(shù)據(jù)存儲的角度，海量的數(shù)據(jù)的達到與存取必須達到有效、快速、可靠等幾個基本特質(zhì)，具體的表現(xiàn)形式是其存儲的容量巨大與一般意義的數(shù)據(jù)存儲差別較大、其存儲設(shè)備呈集群分布式，數(shù)量眾多，需要合理結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，必須協(xié)同提高計算能力數(shù)據(jù)，提高歸倉、云存儲、虛擬存儲等硬軟件的研究[4]。站在數(shù)據(jù)管理的角度，大數(shù)據(jù)面對的是各類種類繁多、結(jié)構(gòu)不一的數(shù)據(jù)，對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的組織、清洗等基本過程應(yīng)采用特別的手段與策略，減少與避免數(shù)據(jù)的冗余，實現(xiàn)多樣性多源性異構(gòu)數(shù)據(jù)中，快速高效提取有效信息，提高數(shù)據(jù)共享、管理及服務(wù)的有效性效率。兼顧內(nèi)在聯(lián)系和數(shù)據(jù)特性，確保一方面數(shù)據(jù)可以修改與擴充，另一方面確保數(shù)據(jù)的獨立性不被其他因素干擾，可靠性不產(chǎn)生波動、安全性健壯無風(fēng)險。在數(shù)據(jù)分析與決策支持方面，大數(shù)據(jù)需要重視深入探究其挖掘技術(shù)，對信息的深度加工、有效表達要進行進一步的研究。

綜合前人的研究，聚類分析、機器學(xué)習(xí)、自然語言處理、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘、回歸分析、分類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)融合與集成、情感分析、空間分析、時間序列分析等是大數(shù)據(jù)較為流行的分析技術(shù)?？剂啃畔踩矫嬉蛩?，信息安全主要是指信息安全防御，要從被動的單項和滯后防御轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€層級、層次的多端防御模式，更要從被動向主動防御轉(zhuǎn)變。在支撐多個種類終端的開放、互動能力的基礎(chǔ)上，采取其他技術(shù)加強所承載信息的完整、可用、機密等特性，歷史研究中采取的方式，主要集中在可信計算、智能分析等新技術(shù)。使得應(yīng)對黑客攻擊及各種災(zāi)害等危害的防御可靠，避免信息系統(tǒng)的破壞，需要正確處理大數(shù)據(jù)的開放與安全兩個方面的內(nèi)容?？剂看髷?shù)據(jù)展現(xiàn)的方面，大數(shù)據(jù)所承載的數(shù)據(jù)如果沒有相應(yīng)的展示方式就無法呈現(xiàn)，需要把握數(shù)據(jù)的內(nèi)在特征及規(guī)律，綜合運用CAD、空間信息流、計算機圖形學(xué)和人機交互等技術(shù)。通過以上過程，將存在于差異性物理系統(tǒng)承載的數(shù)據(jù)，直觀、互動的內(nèi)在聯(lián)系，經(jīng)可視化展現(xiàn)，由虛擬現(xiàn)實的方式靈活呈現(xiàn)，經(jīng)由以上途徑把復(fù)雜的、抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以交互的、便于識別的圖形。

4 大數(shù)據(jù)就在能源行業(yè)使用的一般規(guī)律思考

將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于能源行業(yè)，不得不考慮大數(shù)據(jù)應(yīng)用的一般規(guī)律。大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源行業(yè)的應(yīng)用結(jié)合、發(fā)展可以概括為三個階段。首先，需要考慮的是采集數(shù)據(jù)階段，主要是指能源行業(yè)設(shè)涉及數(shù)據(jù)的信息化和數(shù)字化，以及隨后的消化、轉(zhuǎn)化階段。大數(shù)據(jù)技術(shù)的實現(xiàn)迫切需要依賴通訊，以信息通信為具體載體，采集分析能源用戶相關(guān)行為相關(guān)的數(shù)據(jù)，涉及的主要數(shù)據(jù)因能源行業(yè)的服務(wù)對象不同而有所差異，但客戶管理、業(yè)務(wù)行銷以及GIS等方面數(shù)據(jù)具備共同性。基于共性數(shù)據(jù)和差異性數(shù)據(jù)為采集目標，為下一數(shù)據(jù)分析層提供服務(wù)，在優(yōu)化能源相關(guān)運行、管理系統(tǒng)的使用方面，全面、可信數(shù)據(jù)是提高處理效率的前提。處在第二層級的是數(shù)據(jù)智能化階段，需要綜合應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析方法，可采用描述、診斷、預(yù)測、指導(dǎo)的類型分析，增強指向性，促進產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生和附加數(shù)據(jù)信息溝通交互。在能源行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施中必須重視信息交互，在能源互聯(lián)網(wǎng)運維中分層級融合信息流與能量流，使之一體化。處在流程最末尾的階段為能源和信息的有機融合階段［5］，其特征升級，在上兩個層級的基礎(chǔ)上，信息通信基礎(chǔ)設(shè)施尋找與能源基礎(chǔ)設(shè)施的契合點，融為一體化進程，即能源互聯(lián)網(wǎng)階段，凸顯數(shù)據(jù)的應(yīng)用與交互作用。但在實際應(yīng)用過程中，意圖達到、實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)必須考慮其開放、對等、互聯(lián)、分享等基本特征與屬性，也決定了其實時交換要求更高能量和信息的轉(zhuǎn)化［8］，同時通過整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備、設(shè)施信息通信，在相應(yīng)基礎(chǔ)建設(shè)條件的保障下，進行必要的是實時監(jiān)測，考量數(shù)據(jù)通訊不同之間的差異，充分發(fā)掘歷史和實時數(shù)據(jù)，對海量、不同類別、結(jié)構(gòu)性差異予以兼容，進而提升基于大數(shù)據(jù)技術(shù)供給的能源互聯(lián)網(wǎng)的運行管理，綜合提高其性能優(yōu)化，給予決策足夠支撐。

應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，具備多能、開放、交互和共享等基本特征，是一個內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)共同構(gòu)成的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，這是一個龐大而繁復(fù)的系統(tǒng)，綜合能源生產(chǎn)、配送、消費系統(tǒng)等各個系統(tǒng)間有效數(shù)據(jù)信息通信，達到高度融合，擴展信息觸角。一般來說，其運行、規(guī)劃受到來自于外部環(huán)境、參與者的特性的雙重作用［6］。大數(shù)據(jù)經(jīng)過采集后，在進行預(yù)處理環(huán)節(jié)的提取，必要的數(shù)據(jù)還需要相應(yīng)的存儲和管理。進而，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)指向性的分析乃至挖掘，將抽象等特征值數(shù)據(jù)由可視化等技術(shù)構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)，與人工智能、機器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，大數(shù)據(jù)在能源行業(yè)的應(yīng)用及研究已經(jīng)起步，但是仍面臨很多困難。從新舊動能轉(zhuǎn)換和行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的角度，放眼市場經(jīng)濟的新時代背景，需要在政府的大力支持和組織下，在行業(yè)的總體布局視野下，按照市場經(jīng)濟的運行機制，合理規(guī)劃發(fā)展戰(zhàn)略，立足優(yōu)勢產(chǎn)能，聚焦國內(nèi)外的市場，需要多行業(yè)、多地域、多維度的協(xié)同協(xié)作，凸顯計劃性和前瞻性布局，扎實基礎(chǔ)建設(shè)、革新理念，才能獲得應(yīng)有的成效。

[1]李剛，楊立業(yè)，劉福炎等.能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)融合的互信息方法[J].電力建設(shè)，2016.

[2]查亞兵，張濤，黃卓等.能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國科學(xué)(信息科學(xué))，2014.

[3]周海明，劉廣一，劉超群.能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架研究[J].中國電力，2014.

[4]田世明，欒文鵬，張東霞等.能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)與關(guān)鍵技術(shù)[J].中國電機工程學(xué)報，2015.

[5]楊方，白翠粉，張義斌.能源互聯(lián)網(wǎng)的價值與實現(xiàn)架構(gòu)研究[J].中國電機工程學(xué)報，2015.

[6]程帆，徐鳴飛，徐志翔等.能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].電工電氣，2015.