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馬上就要進(jìn)入高溫季，一年一度的用電高峰即將到來。每到這個(gè)時(shí)候就會(huì)聽到一些地方拉閘限電的消息，如何確保不拉閘限電是對(duì)電力部門的一個(gè)考驗(yàn)，這需要電力部門及時(shí)做出預(yù)測(cè)，還要合理進(jìn)行錯(cuò)峰計(jì)劃安排，引導(dǎo)用戶自覺錯(cuò)峰、避峰，提高電網(wǎng)的負(fù)荷率, 最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有電力設(shè)備的供電能力。在以往，這是一個(gè)很困難的工作，高度依賴管理者智慧，但在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，這件事情變得容易了許多。今天，基于過往的用電數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣情況，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已經(jīng)可以提前做出比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，同時(shí)還會(huì)提出相關(guān)的電力調(diào)配建議，供決策者參考。

類似的大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景很多，比如，城市空置住房到底有多少，統(tǒng)計(jì)一下這個(gè)城市住房用電量就可以得到答案，哪些每個(gè)月用電很少的基本就是空置住房；同樣，一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)活力到底怎么樣，看看各個(gè)工廠的用電情況基本就能了解得八九不離十。

這些問題的答案都可以通過匯總一條條用戶用電數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)故障搶修單，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電力部門生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)、營(yíng)銷數(shù)據(jù)、等各方數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和挖掘之后得到，也正是電力行業(yè)正在做的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究的主要內(nèi)容，很多單位正在進(jìn)行做，國(guó)家電網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱國(guó)網(wǎng)上海電科院）就是其中之一。

致力于大數(shù)據(jù)研發(fā)，助力企業(yè)轉(zhuǎn)型

國(guó)網(wǎng)上海電科院電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室是專門為從事電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究而成立的一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，由國(guó)網(wǎng)上海市電力公司、國(guó)網(wǎng)中國(guó)電力科學(xué)研究院、復(fù)旦大學(xué)、星環(huán)科技、上海騰天節(jié)能等多方共同組建。

實(shí)驗(yàn)室的成立源于國(guó)家863計(jì)劃“智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”課題。2014年7月，上海電力公司聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、中國(guó)電科院等科研高校和科研院所組成了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合申請(qǐng)國(guó)家863計(jì)劃“智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”課題，2015年5月獲國(guó)家科技部批準(zhǔn)，整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)周期是三年，電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室就是為開展該課題的研究而成立。

實(shí)驗(yàn)室的主要任務(wù)是依托國(guó)家863課題“智能配用電大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)”，積極開展電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，以電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為核心，為電力大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成、組件研發(fā)、模擬驗(yàn)證、數(shù)據(jù)共享、示范應(yīng)用等奠定技術(shù)和工程基礎(chǔ)。

“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是由科研人員、一線生產(chǎn)人員和技術(shù)供應(yīng)商共同組成，這種產(chǎn)、學(xué)、研、用多方構(gòu)成的有利于保證課題研究的成功。” 電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、國(guó)家電網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心書記田英杰表示。

該實(shí)驗(yàn)室成立的另一個(gè)背景是，國(guó)家電網(wǎng)公司正在大力推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型，通過電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，有利于推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)公司向“三型兩網(wǎng)”企業(yè)發(fā)展。因?yàn)閲?guó)家電網(wǎng)公司要向“樞紐型企業(yè)”轉(zhuǎn)型發(fā)展，需要通過電力大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通信傳輸、智能優(yōu)化等技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)、需求側(cè)與電網(wǎng)公司的能源流、信息流有效溝通。

搭建大數(shù)據(jù)平臺(tái)

大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。而國(guó)網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)過過去30多年信息化的建設(shè)，積累了大量的生產(chǎn)、運(yùn)行、銷售和管理方面的數(shù)據(jù)。這為大數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究奠定了很好的基礎(chǔ)。

初步統(tǒng)計(jì)，到2018年底，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)累計(jì)達(dá)數(shù)十TB，非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)達(dá)數(shù)百TB，這些數(shù)據(jù)每年還在以30%以上的復(fù)合增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)。今年，國(guó)網(wǎng)又提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，數(shù)據(jù)將呈爆發(fā)性增長(zhǎng)。

“這些數(shù)據(jù)來源于電網(wǎng)內(nèi)的各種信息系統(tǒng)，包括用電信息采集系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、營(yíng)銷應(yīng)用系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，這些數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)和上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等外部數(shù)據(jù)一起為我們開展電力大數(shù)據(jù)的研發(fā)提供了一個(gè)很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。” 田英杰介紹。

針對(duì)這些數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室搭建了一個(gè)以分布式計(jì)算以分布式計(jì)算集群為核心、高性能計(jì)算集群為輔助的混合并行計(jì)算的大數(shù)據(jù)硬件集群，包括集群管理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和高性能計(jì)算服務(wù)器節(jié)點(diǎn)以及GPU計(jì)算服務(wù)器組成，可支持分布式和高性能的混合處理；配置了SAS+SATA+SSD存儲(chǔ)1PB以上，可支持不同需求的梯級(jí)存儲(chǔ)。這一配置可滿足電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要。

在軟件配置方面，實(shí)驗(yàn)室采用了星環(huán)信息科技有限公司的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，擁有Inceptor SQL引擎，支持完整的SQL語法，可降低應(yīng)用開發(fā)難度；支持聚類、回歸等通用算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的調(diào)用，開發(fā)了面向電力應(yīng)用算法的組件；基于Hyperbase列式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了多種索引技術(shù)的組件，可實(shí)現(xiàn)范圍查詢、模糊查詢等高速反饋；支持流式數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理；通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行行列安全控制，實(shí)現(xiàn)與Oracle一致的安全管理體系。

“當(dāng)初，我們?cè)诖髷?shù)據(jù)平臺(tái)的選型上也做了很多的調(diào)研和比選。星環(huán)科技提供了很多易用的工具包，他們還能夠提供支持為我們電力開發(fā)專用的工具包，因此我們最終選用了星環(huán)信息科技的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。” 田英杰說。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)完成后，課題組迎來了真正的挑戰(zhàn)，就是數(shù)據(jù)的匯總和請(qǐng)理。這個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)涉及三個(gè)方面的數(shù)據(jù)，即用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)和社會(huì)環(huán)境數(shù)據(jù)。到目前為止，實(shí)驗(yàn)室匯集了浦東居民和工商業(yè)用戶的用電數(shù)據(jù)，規(guī)模約占上海全網(wǎng)四分之一。集成的內(nèi)外部數(shù)據(jù)源有十多個(gè)，平臺(tái)中的數(shù)據(jù)總量幾十個(gè)TB。

田英杰說，這個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)仍在不斷更新之中，每天夜里個(gè)各種新增數(shù)據(jù)就可以自動(dòng)導(dǎo)入到平臺(tái)之中，參與到各種維度的數(shù)據(jù)處理和分析之中。

研究成果初顯

在研究過程中，電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室確立了5個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用重點(diǎn)，包括網(wǎng)架優(yōu)化、節(jié)電技術(shù)、錯(cuò)峰調(diào)度、用電預(yù)測(cè)和用電行為分析。如今實(shí)驗(yàn)室在這些業(yè)務(wù)應(yīng)用方面都取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成果。

比如，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的可視化控制臺(tái)，可以清楚地看到根據(jù)用電量不同而劃分的用戶分組；通過對(duì)居民用電特征的分析，可以實(shí)現(xiàn)居民用戶用電標(biāo)簽化和用戶畫像，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)對(duì)偷電、漏電行為的智能識(shí)別，為電力檢查提供參考依據(jù)。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的工商業(yè)用戶用電行為分析可以真實(shí)反映上下游行業(yè)的生產(chǎn)強(qiáng)度指數(shù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)景氣進(jìn)行預(yù)測(cè)。比如，2016年6月16日上海迪士尼樂園開門迎客，帶動(dòng)了周圍的商業(yè)發(fā)展，透過這個(gè)平臺(tái)可以看到方圓5公里內(nèi)用電變化情況。這些都為有關(guān)部門的規(guī)劃提供了很好的參考。

用電預(yù)測(cè)也是該平臺(tái)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。通過綜合考慮環(huán)境因素，結(jié)合電力負(fù)荷、電量等電力數(shù)據(jù)，利用回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)方法構(gòu)建的用電預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)精度高,對(duì)于合理經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)運(yùn)行方式、制定發(fā)電計(jì)劃及檢修計(jì)劃，確保電力設(shè)備安全、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

還有前面提到的錯(cuò)峰調(diào)度，平臺(tái)采用聚類關(guān)聯(lián)等分析方法精準(zhǔn)分析用戶錯(cuò)峰潛力，考慮業(yè)務(wù)維、時(shí)間維、空間維等多變量?jī)?yōu)化方法，做出需求側(cè)錯(cuò)峰優(yōu)化調(diào)度方案，為業(yè)務(wù)部門制定供電方案提供了技術(shù)指導(dǎo)。另外，在網(wǎng)架優(yōu)化方面，課題組提出了一種基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型的中壓配電網(wǎng)架優(yōu)化方法，能更好地適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際，提出更具可行性與可信度的優(yōu)化方。

可喜的是，今天電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的一些研究成果已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室，比如，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室就在為有關(guān)部門提供工業(yè)景氣指數(shù)報(bào)告，這就是基于區(qū)域內(nèi)工業(yè)企業(yè)用電等相關(guān)情況匯總分析而成，有助于政府部門實(shí)時(shí)了解工業(yè)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行情況。

田英杰表示，電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍很廣、應(yīng)用潛力很大，還有很多研究有待開展。談及今后的工作，田英杰說，國(guó)網(wǎng)上海電力將在已有的電力大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，充分利用好現(xiàn)有的團(tuán)隊(duì)資源和我們的數(shù)據(jù)資源，緊密圍繞著電網(wǎng)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要來開展下一步研究，為上海智慧城市的建設(shè)助力，為國(guó)網(wǎng)公司“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮自己的作用。