智能電網(wǎng)領(lǐng)域中大數(shù)據(jù)的運(yùn)用

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1引言

以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，基于傳感測(cè)量技術(shù)等一系列新型技術(shù)的推動(dòng)作用，從而得到了智能電網(wǎng)這一新型的現(xiàn)代化技術(shù)[1-4]。智能電網(wǎng)所覆蓋的方面較多，諸如發(fā)電、電力調(diào)度以及配電等，它需要協(xié)調(diào)好各服務(wù)對(duì)象的用電需求，為電網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，并進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)所需成本。關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，它最初被應(yīng)用于金融領(lǐng)域中，此后逐步向交通以及能源等領(lǐng)域以延展，當(dāng)前也成為智能電網(wǎng)的基本技術(shù)支持。

2特點(diǎn)分析

大數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用智能電網(wǎng)中，采取了大規(guī)模部署智能電表的方式，引入了更為先進(jìn)的傳感與檢測(cè)技術(shù)，以便為智能電網(wǎng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。數(shù)據(jù)收集是其中極為重要的工作，其具有如下幾大特點(diǎn)：（1）規(guī)模大。基于智能電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，其涉及的數(shù)據(jù)規(guī)模較大，伴隨著電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)與電機(jī)節(jié)點(diǎn)正在持續(xù)增多，同時(shí)電網(wǎng)與負(fù)荷間也表現(xiàn)出明顯的相互影響關(guān)系，這意味著電網(wǎng)數(shù)據(jù)體量明顯增加，而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)時(shí)工作量也更大。（2）速度快。伴隨著電網(wǎng)的持續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷波動(dòng)普遍存在，且表現(xiàn)出很明顯的隨機(jī)性，在展開(kāi)電網(wǎng)隨機(jī)檢測(cè)工作時(shí)，自然也會(huì)表現(xiàn)出隨機(jī)性。如果電網(wǎng)的運(yùn)行發(fā)生異常，則會(huì)進(jìn)一步加快事故的演變，甚至?xí)?lái)嚴(yán)重的損失，而基于大數(shù)據(jù)的快速性特點(diǎn)，則可以有效規(guī)避這一問(wèn)題。（3）多樣性。主要體現(xiàn)在三方面：①數(shù)據(jù)來(lái)源具有多樣性，除了最為基本的電網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)外，還涉及電網(wǎng)外的數(shù)據(jù)。②存儲(chǔ)類(lèi)型多樣性，此處對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，它涉及用電信息采集系統(tǒng)、輸電線路等各環(huán)節(jié)所具備的信息，除此之外還會(huì)收集到大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，諸如高壓線巡視的圖像數(shù)據(jù)等。③采集周期多樣性，伴隨著數(shù)據(jù)類(lèi)型的改變，其對(duì)應(yīng)的采取周期也會(huì)隨之發(fā)生變化。

3智能電網(wǎng)領(lǐng)域中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1預(yù)測(cè)負(fù)荷波動(dòng)和新能源出力

在整個(gè)電網(wǎng)電量管理系統(tǒng)中，負(fù)荷所占據(jù)的比重極大，它對(duì)于整體運(yùn)行安全性會(huì)帶來(lái)直接影響。當(dāng)前，電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集范圍正在持續(xù)擴(kuò)大，它也充分涉及有關(guān)于氣象信息、用戶信息等多方面內(nèi)容，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)抽象指標(biāo)的量化操作，并明確其與負(fù)荷間所具備的關(guān)系，這樣的方式可以更好地預(yù)測(cè)到負(fù)荷變化趨勢(shì)，從而提升了預(yù)測(cè)精度。受分布式發(fā)電接入方式的影響，新能源也逐步被應(yīng)用起來(lái)，對(duì)于傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行管理模式而言則面臨著適應(yīng)性問(wèn)題，雖然可以享受到電能所創(chuàng)造的便捷條件，但也需要充分考慮到負(fù)荷側(cè)波動(dòng)所帶來(lái)的影響。就大型常規(guī)電源而言，它要想達(dá)到最佳工作狀態(tài)并非易事，因此會(huì)對(duì)發(fā)電效率帶來(lái)影響，進(jìn)一步引發(fā)了能源浪費(fèi)現(xiàn)象?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)，則可以顯著提升對(duì)于新能源出力預(yù)測(cè)的精度。丹麥一家風(fēng)力發(fā)電公司則引入了基于BIM的大數(shù)據(jù)技術(shù)，從而展開(kāi)對(duì)風(fēng)電出力的預(yù)測(cè)工作，加之結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的支持（最為典型的有地理方位以及氣象報(bào)告等），所帶來(lái)的風(fēng)力渦輪機(jī)布局將會(huì)變得更加合理，與風(fēng)力發(fā)電有關(guān)的預(yù)測(cè)精度也隨之提升。

3.2源網(wǎng)荷協(xié)同調(diào)度

將大數(shù)據(jù)引入到智能電網(wǎng)行業(yè)中，對(duì)于降低預(yù)測(cè)誤差發(fā)揮出極為重要的作用，這也是當(dāng)前備受行業(yè)人員青睞的特性?；谛履茉闯隽Φ姆绞?，其存在較為明顯的波動(dòng)性，對(duì)于傳統(tǒng)電力調(diào)度方式而言，只能采取旋轉(zhuǎn)備用電源的方式進(jìn)行處理。而伴隨著電力市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展，則可以達(dá)到跨越常規(guī)電源出力調(diào)節(jié)的效果，以用戶需求為指導(dǎo)而展開(kāi)針對(duì)性管理，確保系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)基于市場(chǎng)調(diào)節(jié)手段，能夠自發(fā)性的改變部分負(fù)荷，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)出力平衡。要想達(dá)到源、網(wǎng)、荷協(xié)調(diào)調(diào)度的效果，則需要建立在大量輔助信息的基礎(chǔ)支行你，諸如新能源出力波動(dòng)幅度或者是電網(wǎng)輸送能力等，但受礙于技術(shù)水平有限，上述因素在電力交易過(guò)程中將會(huì)變得尤為復(fù)雜，此時(shí)則需要得到大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，理清各數(shù)據(jù)間所存在的關(guān)聯(lián)，以此為指導(dǎo)展開(kāi)協(xié)調(diào)調(diào)度工作。相比于傳統(tǒng)的電網(wǎng)而言，新型的智能電網(wǎng)可以加大源網(wǎng)荷信息雙向流動(dòng)的效果，在特定的框架之中，各類(lèi)源網(wǎng)信息則可以達(dá)到順暢交互，從而保障了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可靠性。

3.3網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃

在電網(wǎng)的多年發(fā)展下，傳統(tǒng)的電網(wǎng)形式已經(jīng)發(fā)生改變，逐步演變?yōu)橹悄茈娋W(wǎng)，它也成為能源互聯(lián)網(wǎng)體系中的核心內(nèi)容，能夠顯著增強(qiáng)電網(wǎng)與能源網(wǎng)的聯(lián)系程度。相較于新能源電網(wǎng)而言，傳統(tǒng)電網(wǎng)的局限性較強(qiáng)，它對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)源渠道的規(guī)劃以及處理等方面都極為有限。在新技術(shù)的支持下，加之對(duì)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得新型智能電網(wǎng)的優(yōu)越性更充分的彰顯出來(lái)。但與此同時(shí)也存在著新能源接入的問(wèn)題，此時(shí)工程人員提出了電轉(zhuǎn)氣的方法，基于特定的手段可以將電能轉(zhuǎn)化為天然氣，以便更好地進(jìn)行存儲(chǔ)，但它的轉(zhuǎn)化效率低，因此依然停留在理論階段?；诶錈釟馊?lián)結(jié)束，它所帶來(lái)的處理效果更為良好，且滿足環(huán)保發(fā)展的要求，因此也能夠提升對(duì)能源的階梯利用水平。當(dāng)前，各類(lèi)新興技術(shù)正逐步發(fā)展起來(lái)，能源結(jié)構(gòu)的變革成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，它會(huì)再次加大電網(wǎng)規(guī)劃與實(shí)際需求的差異程度。為了進(jìn)一步推動(dòng)網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃工作，有必要引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上加之分布式能源等方式，以便為電力用戶提供良好的用電服務(wù)。大數(shù)據(jù)所涉及的數(shù)據(jù)類(lèi)型極為豐富，因此能夠消除電網(wǎng)規(guī)劃中的不確定因素，提升電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性。

3.4大數(shù)據(jù)電網(wǎng)存儲(chǔ)技術(shù)

智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)主要涉及三個(gè)層面，即存儲(chǔ)介質(zhì)、映射地址、物理空間，采用虛擬化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的硬件平臺(tái)中，構(gòu)建針對(duì)配用電數(shù)據(jù)的Master/Slave邏輯結(jié)構(gòu)，對(duì)多有的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)篩選。以負(fù)載均衡的方式，對(duì)用電數(shù)據(jù)相關(guān)的存儲(chǔ)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，優(yōu)化智能電網(wǎng)內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)。在高峰時(shí)期對(duì)資源進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)化系統(tǒng)配置，提升存儲(chǔ)資源的運(yùn)行效率。在這一過(guò)程中，預(yù)處理數(shù)據(jù)時(shí)，要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，以區(qū)分結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成標(biāo)準(zhǔn)化元數(shù)據(jù)，并以XML格式將轉(zhuǎn)換后的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至Master節(jié)點(diǎn)中。采用數(shù)據(jù)中間件技術(shù)，將各類(lèi)元數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合、連接，并對(duì)XML數(shù)據(jù)資源庫(kù)重新進(jìn)行了配置，設(shè)置了檢查、關(guān)聯(lián)、刪除等多個(gè)子模塊，加強(qiáng)了管理效果，更有利于系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升。智能電網(wǎng)運(yùn)行中數(shù)據(jù)具有高緯度、多源異構(gòu)類(lèi)特征，因此，在智能電網(wǎng)中可使用NoSQL技術(shù)進(jìn)行分布式存儲(chǔ)，從而解決海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要發(fā)展方向，它充分融入了現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。另外，傳感測(cè)量技術(shù)的支持，打造出了高集成化的新型電網(wǎng)。它具有大數(shù)據(jù)的基本特性，最為典型的有規(guī)模化、快速性以及多樣化。除此之外，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下能夠推動(dòng)電網(wǎng)基建事業(yè)的開(kāi)展，提升智能電網(wǎng)的控制效率，為智能電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)設(shè)良好的條件。

參考文獻(xiàn)

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作者:白云飛 單位:新疆庫(kù)爾勒中泰石化有限責(zé)任公司