李 強(qiáng)

（中煤水文局集團(tuán)（天津）工程技術(shù)研究院有限公司，天津 300000）

0 引 言

近些年來，我國現(xiàn)代化信息技術(shù)水平逐漸提升，在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)開始在各個(gè)行業(yè)及各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也不例外。但當(dāng)前在大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用與能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過程中仍面臨部分爭(zhēng)議，有必要對(duì)其展開更加深層次的探索。

1 研究背景—能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展來說，能源是不可或缺的重要組成部分，但從目前來看，全世界范圍內(nèi)都普遍面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)。在這一時(shí)代背景下，各國開始積極探索新能源技術(shù)，尤其是可再生能源，包括生物能、風(fēng)能以及太陽能等?？稍偕茉幢旧碛兄鍧嵀h(huán)保和可再生等多方面優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前能源領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢(shì)。然而可再生能源的開發(fā)和利用在實(shí)踐過程中則面臨著一定的局限性，深入了解能夠發(fā)現(xiàn)可再生能源有著不可控、波動(dòng)性、隨機(jī)性、生產(chǎn)不連續(xù)以及地理上比較分散等特點(diǎn)。以往我國對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)的管理主要采用集中統(tǒng)一的方式，無法同當(dāng)下大規(guī)模利用可再生能源的需求相適應(yīng)。但是分布式發(fā)電并網(wǎng)的應(yīng)用無法高效應(yīng)對(duì)分布式發(fā)電在高滲透率狀況下對(duì)上一級(jí)電網(wǎng)電能質(zhì)量所造成的負(fù)面影響，與此同時(shí)對(duì)于最大限度實(shí)現(xiàn)可再生能源的利用起到了一定的制約作用。只有保障落實(shí)對(duì)于可再生能源信息的共享，通過信息流實(shí)現(xiàn)對(duì)于能量流的控制，切實(shí)提升可再生能源發(fā)電所在共享及傳輸方面的質(zhì)量和效率，才能夠有效規(guī)避當(dāng)前普遍面臨的可再生能源不穩(wěn)定的現(xiàn)象，真正實(shí)現(xiàn)可再生能源利用效率的優(yōu)化提升[1]。

從本質(zhì)上來看，能源互聯(lián)網(wǎng)是可再生能源與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其出現(xiàn)能夠針對(duì)可再生能源利用的問題提供更加科學(xué)合理的技術(shù)方案。相比較當(dāng)前較為流行的微電網(wǎng)、分布式發(fā)電以及智能電網(wǎng)來說，無論是在方法、技術(shù)還是在理念上都有著較為突出的優(yōu)勢(shì)。所以有必要強(qiáng)化開展對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究，分析能源互聯(lián)網(wǎng)中所應(yīng)用的各種新興技術(shù)，這樣一來便能夠有效促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并使得傳統(tǒng)電網(wǎng)加速實(shí)現(xiàn)向能源互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。

具體來說，能源互聯(lián)網(wǎng)（圖1）主要指的是靈活運(yùn)用當(dāng)前各種先進(jìn)的智能管理技術(shù)、信息技術(shù)以及電力電子技術(shù)，切實(shí)保障大量各種類型負(fù)載、分布式能量?jī)?chǔ)存裝置以及分布式能量采集裝置所組成的新型電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)效果，進(jìn)而促使能量能夠得到雙向流動(dòng)，并在共享網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)等交換。

圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)

立足于政府管理者的角度進(jìn)行分析，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行兼容的同時(shí)，構(gòu)建起一種新型的能源體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)的建立能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于分布式可再生能源更加廣泛和充分的利用，可以同當(dāng)前用戶更加多樣化的電力需求相適應(yīng)。立足于運(yùn)營者的角度進(jìn)行分析，能源互聯(lián)網(wǎng)也是一個(gè)能源消費(fèi)市場(chǎng)，運(yùn)營者在其中能夠同消費(fèi)者之間進(jìn)行更加良好的互動(dòng)，只有真正保障其能源服務(wù)的實(shí)際質(zhì)量，才能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。而從消費(fèi)者的角度進(jìn)行分析，能源互聯(lián)網(wǎng)的存在既可以為消費(fèi)者提供傳統(tǒng)的供電服務(wù)，還能夠搭建起一個(gè)公共平臺(tái)，為消費(fèi)者之間的能源交換和共享提供重要支持。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)的靈活應(yīng)用能夠有效提升能源互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行質(zhì)量，能源互聯(lián)網(wǎng)中廣泛涉及到大量的儲(chǔ)能儲(chǔ)熱設(shè)備、微型網(wǎng)以及分布式電源等。通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠提升分析及決策的質(zhì)量和效率，提高多種能源的智能化生產(chǎn)水平，緩解當(dāng)下普遍面臨的能源過度開發(fā)問題，提升能源的利用效率，保障負(fù)荷側(cè)與電源側(cè)的協(xié)同效果。優(yōu)化使用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)中的各種歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行數(shù)據(jù)展開更加深層次的挖掘與分析，進(jìn)而方便深入了解各環(huán)節(jié)的行為與偏差，進(jìn)一步落實(shí)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的全局把握，最終優(yōu)化提升能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[2]。

強(qiáng)化開展對(duì)于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，能夠精確地找到能源中損耗最大的環(huán)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)性地采取相應(yīng)的解決措施，盡可能提升能源利用率，降低能源過度開發(fā)與應(yīng)用對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的破壞。由于能源的分布模式具有一定的特殊性，所以能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出了碎片化和分散化的特點(diǎn)，很可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失及損壞的現(xiàn)象。充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的集成管理可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上緩解數(shù)據(jù)流失的問題，切實(shí)保障數(shù)據(jù)的完整性。能源互聯(lián)網(wǎng)本身有著更加廣闊的適用范圍，其作為當(dāng)前智能電網(wǎng)的延伸與發(fā)展，能夠包容更多人參與到其中。在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，能夠綜合考慮多樣化的角度、因素以及層面，詳細(xì)分析上下游各環(huán)節(jié)的實(shí)際供給和需求狀況，然后便能夠形成科學(xué)合理的能源互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式，吸引各方面都能參與其中[3]。

能源互聯(lián)網(wǎng)有著十分廣闊的覆蓋范圍，同時(shí)其在環(huán)境類型方面也呈現(xiàn)出了較為復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，涉及到對(duì)于諸多專業(yè)技術(shù)及知識(shí)的應(yīng)用，所以能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)一般有著相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間跨度。此外，在實(shí)際展開能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作的過程中經(jīng)常會(huì)涉及到眾多分散且雜亂的各種數(shù)據(jù)，這便導(dǎo)致目前我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)面臨一定的阻礙，因此有必要探索出更加科學(xué)合理的方式，針對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)展開高質(zhì)量的收集處理及挖掘工作。本文主要是立足于能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來源分析，并將其同大數(shù)據(jù)的挖掘方法相結(jié)合，旨在能夠精確地找到海量數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律及模式，進(jìn)而為各決策人員作出更加科學(xué)合理的決策提供技術(shù)支持。

2.1 大數(shù)據(jù)來源分析

電網(wǎng)本身作為一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于電能生產(chǎn)、分配以及使用等多個(gè)環(huán)節(jié)的全面覆蓋，同其他系統(tǒng)之間有著明顯的差異性。風(fēng)能和太陽能等分布式可再生能源以及核能、水力、天然氣與石油等傳統(tǒng)一次能源都處在電網(wǎng)的源側(cè)，而在電網(wǎng)的不同終端處則包含著多樣化的智能家居、電動(dòng)汽車、電力用戶以及電力設(shè)備等[4]。但不管是終端還是源側(cè)，都涉及到海量的電力數(shù)據(jù)信息，構(gòu)成了廣泛覆蓋的龐大電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來源主要包括以下幾方面內(nèi)容。

2.1.1 源 側(cè)

電源環(huán)節(jié)中所涉及到的大數(shù)據(jù)絕大部分都是各類發(fā)電模式下所形成的數(shù)據(jù)。在保障傳統(tǒng)電源持續(xù)平穩(wěn)發(fā)電的基礎(chǔ)上，靈活應(yīng)用智能調(diào)控技術(shù)和發(fā)電出力預(yù)測(cè)能夠通過分析源測(cè)大數(shù)據(jù)得到進(jìn)一步發(fā)展。此舉能夠在原有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)可再生能源應(yīng)用水平的提升，切實(shí)保障其更加規(guī)范化及科學(xué)化發(fā)展，并有效促進(jìn)大范圍利用分布式儲(chǔ)能設(shè)備和大規(guī)模接入新能源的發(fā)展進(jìn)程。

2.1.2 網(wǎng) 側(cè)

電網(wǎng)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)大多產(chǎn)生于實(shí)際進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)營及設(shè)備使用的過程中，主要包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[5]。當(dāng)傳統(tǒng)的電網(wǎng)同各種分布式微網(wǎng)與分布式能源相結(jié)合的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷曲線出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)而在一定程度上增加了以往電網(wǎng)的調(diào)度壓力，同時(shí)還給數(shù)據(jù)分析工作的開展造成了阻礙。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用主要是分別針對(duì)輸電、變電以及配電3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化的科學(xué)管理。大數(shù)據(jù)技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用能夠強(qiáng)化開展對(duì)于各類輸電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯總、分析、評(píng)估以及輔助決策等工作，以此真正達(dá)到對(duì)于輸電側(cè)態(tài)勢(shì)的智能化及實(shí)時(shí)化評(píng)估要求。再加上充分結(jié)合外部數(shù)據(jù)，可以使得大數(shù)據(jù)技術(shù)第一時(shí)間檢測(cè)電網(wǎng)線路中有潛在故障風(fēng)險(xiǎn)的零件，并及時(shí)采取妥善的處理措施，從根本上實(shí)現(xiàn)了輸電側(cè)自我修復(fù)能力的提升。

2.1.3 荷 側(cè)

從未來能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，未來的智能用電絕大部分都展現(xiàn)在智能家居方面，與其相關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)涉及到電力用戶側(cè)的電費(fèi)拖欠情況和電量使用情況等信息?？梢岳秒娏Υ髷?shù)據(jù)構(gòu)建起相應(yīng)的營銷決策平臺(tái)，同時(shí)還能夠針對(duì)用戶服務(wù)、市場(chǎng)運(yùn)營以及設(shè)備管理等多方面內(nèi)容展開相應(yīng)的分析和預(yù)測(cè)工作，進(jìn)而為電力企業(yè)的發(fā)展提供必要條件[6]。

2.1.4 儲(chǔ) 側(cè)

在當(dāng)前大力開展能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的時(shí)代背景下，分布式儲(chǔ)能技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。從目前來看，我國在各種建筑設(shè)施，如商場(chǎng)和居民樓等都會(huì)進(jìn)行分布式儲(chǔ)能設(shè)備的應(yīng)用。此外還包含著一些社會(huì)生活中分散存在的電動(dòng)汽車充放電樁、不間斷電源以及性能受限的儲(chǔ)能電池等儲(chǔ)能設(shè)施，該類設(shè)施所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都無法得到精確地計(jì)算。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用下，該類數(shù)據(jù)信息能夠在一個(gè)數(shù)據(jù)倉庫中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一收集，并第一時(shí)間展開對(duì)于這些數(shù)據(jù)的分析與處理工作，對(duì)于電網(wǎng)、新能源以及儲(chǔ)能系統(tǒng)之間更加協(xié)調(diào)平穩(wěn)運(yùn)行有著重要作用[7]。

2.2 大數(shù)據(jù)分析方法

2.2.1 數(shù)據(jù)挖掘流程

大數(shù)據(jù)技術(shù)本身有著極高的應(yīng)用價(jià)值，靈活應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠在當(dāng)前大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息中精準(zhǔn)快速地提煉出其中最有價(jià)值的信息，是當(dāng)前探索大數(shù)據(jù)問題的關(guān)鍵內(nèi)容。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)最為核心的部分便是通過建模探索各數(shù)據(jù)之間所存在的內(nèi)在聯(lián)系，而數(shù)據(jù)挖掘則是立足于數(shù)據(jù)庫，從中提煉出所需要信息的方式。數(shù)據(jù)挖掘一般情況下在采用相應(yīng)數(shù)據(jù)加工處理方法的基礎(chǔ)上獲取信息，該過程中所獲得的數(shù)據(jù)信息本質(zhì)上都屬于增值的信息，能夠有效支撐對(duì)于各種問題的研究和探索[8]。一般的數(shù)據(jù)挖掘算法主要會(huì)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行，同時(shí)還需要將包括機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)整合起來，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)挖掘流程

之所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，是因?yàn)橐跀?shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上尋找到能夠解決問題的方法和途徑，唯有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)問題的各種基本情況，才能夠?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘項(xiàng)目的開展指明方向，進(jìn)而選用更加科學(xué)可行的數(shù)據(jù)挖掘方法展開對(duì)于實(shí)際問題的分析與研究，明確其是否能夠通過大數(shù)據(jù)分析得到高效解決[9]。

數(shù)據(jù)挖掘主要是由技術(shù)、數(shù)據(jù)以及模型所構(gòu)成的，在確定具體的問題目標(biāo)之后，便可以針對(duì)其中的相關(guān)數(shù)據(jù)展開分析和研究工作，以明確數(shù)據(jù)和問題之間是否相匹配，然后再開展下一階段的數(shù)據(jù)收集工作。數(shù)據(jù)理解包含價(jià)值和質(zhì)量?jī)刹糠謨?nèi)容。數(shù)據(jù)同其他一般資源之間存在一定的差異性，在不同系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行互相傳遞和共享的過程中便能夠達(dá)到數(shù)據(jù)信息增值的效果，但同時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞的時(shí)候難免會(huì)出現(xiàn)過時(shí)、重復(fù)以及不一致等多種質(zhì)量問題。另外，數(shù)據(jù)理解還涉及到對(duì)于異常數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型格式以及數(shù)據(jù)獲取方式等內(nèi)容的理解。

為了能夠更加科學(xué)合理地分析數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)先明確好所需要數(shù)據(jù)的具體情況，然后將其整合起來構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘庫，其中包含數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)聚合3個(gè)方面的工作。數(shù)據(jù)提取是立足于問題，在海量原始數(shù)據(jù)中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)的過程，是后續(xù)各種工作開展的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是嚴(yán)格依照事先所制定好的規(guī)則轉(zhuǎn)換已經(jīng)提取出來的數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得異構(gòu)的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一起來。數(shù)據(jù)聚合指的是將已經(jīng)完成轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)按照計(jì)劃導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集市或者是數(shù)據(jù)挖掘庫中，通過數(shù)據(jù)整合去掉其中冗余的部分[10]。

在整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘流程中，數(shù)據(jù)建模屬于比較關(guān)鍵與核心的部分，在完成數(shù)據(jù)收集之后便要結(jié)合問題實(shí)際情況展開相應(yīng)的建模分析工作。該過程是一個(gè)比較反復(fù)的試驗(yàn)過程，要求工作人員進(jìn)行多次的試驗(yàn)和摸索，進(jìn)而選擇最佳的模型來解決目標(biāo)問題，其中作常見的模型包括多元分析、時(shí)間序列、特征估計(jì)以及分布探索等[11]。

2.2.2 數(shù)據(jù)挖掘方法

在能源互聯(lián)網(wǎng)中包含著海量的數(shù)據(jù)，唯有采用最為合適的數(shù)據(jù)挖掘方法才能夠從中挖掘出更加有價(jià)值的信息。筆者主要對(duì)以下幾種數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行分析。

（1）聚類分析。該方法屬于一種將大量變量特征歸類起來的統(tǒng)計(jì)方法，主要是根據(jù)樣本在特征上所體現(xiàn)出的疏密程度，然后在此基礎(chǔ)上詳細(xì)劃分?jǐn)?shù)據(jù)集合或者是樣本，成為多個(gè)子集。這樣一來便能夠最大限度提高組內(nèi)樣品之間所具有的相似程度，與此同時(shí)組間樣本之間的差異性也得到了大幅增加。

（2）關(guān)聯(lián)分析。該方法主要是指針對(duì)數(shù)據(jù)之間所具有的關(guān)聯(lián)性展開的分析，在各個(gè)不同的變量之間若是存在著一定的相關(guān)規(guī)則，那么關(guān)聯(lián)分析可以對(duì)海量數(shù)據(jù)中所存在的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效發(fā)掘，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)庫中各種有意義關(guān)聯(lián)的高效識(shí)別。

（3）回歸分析?；貧w分析包括一元回歸和多元回歸兩種類型，其本質(zhì)上是一種對(duì)多變量依賴關(guān)系及程度情況進(jìn)行分析的方法和手段。一般情況下可以將受到影響的因素稱之為因變量，而另一種則是自變量，自變量對(duì)于因變量的取值有著決定性作用。從目前來看，回歸分析是一種使用頻率和適用范圍最高和最廣的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠利用可觀測(cè)的數(shù)據(jù)達(dá)到對(duì)因變量和自變量之間定量關(guān)系進(jìn)行確定的效果，以便于對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)部所具有的規(guī)律產(chǎn)生更加明確的認(rèn)識(shí)[12]。

（4）降維分析。該分析方法的應(yīng)用是盡可能通過精簡(jiǎn)的變量實(shí)現(xiàn)對(duì)于更多原始信息的表達(dá)，以此達(dá)到弱化次要矛盾和突出主要矛盾的效果。簡(jiǎn)化原本變量的多方面指標(biāo)，使其成為綜合性較強(qiáng)的指標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降維的效果。

3 結(jié) 論

靈活應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠有效提升能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展效果，對(duì)于能源開發(fā)和利用行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。因此，要加強(qiáng)對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)的重視，為能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)效率的提升提供必要條件。