大數(shù)據(jù)引領(lǐng)能源領(lǐng)域新變革

◎ 文/史丹

大數(shù)據(jù)引領(lǐng)能源領(lǐng)域新變革

◎ 文/史丹

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)和社會信息化、企業(yè)信息化的發(fā)展，傳感設(shè)備、移動終端越來越多地接入到網(wǎng)絡，各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)以及視頻、語音、圖片等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以每兩年大約翻一番的速度源源不斷地從各行各業(yè)生成，世界已進入了“數(shù)字摩爾時期”。海量、多樣化的數(shù)據(jù)使人們沒有辦法在可容忍的時間內(nèi)，使用常規(guī)軟件方法，來完成對大數(shù)據(jù)的存儲、管理和處理任務，需要通過快速獲取、處理、分析以從中提取有價值的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的概念由此誕生。當前，大數(shù)據(jù)的挖掘與分析，使計算機軟件和服務領(lǐng)域空前繁榮，為信息產(chǎn)業(yè)帶動經(jīng)濟發(fā)展增加了新的動力。同時也為企業(yè)發(fā)展帶來前所未有的機遇。在大數(shù)據(jù)時代，真正能利用好大數(shù)據(jù)，并將其價值轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的企業(yè)將成為行業(yè)的領(lǐng)導者。

能源領(lǐng)域應用大數(shù)據(jù)的變革與成效

能源行業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)分析有著重要依賴的行業(yè)。

1.大數(shù)據(jù)促進新能源的開發(fā)與利用

杰里米·里夫金在其《第三次工業(yè)革命》著作中指出，“經(jīng)濟和社會變革總是來自新能源與新通信方式的交匯”。風能、太陽能等能源資源是可以免費獲得的，并且分布廣泛、能量低、具有不確定性等特點，因此發(fā)電質(zhì)量較低，難以滿足穩(wěn)定能源供應的要求。大數(shù)據(jù)的利用為改善可再生能源發(fā)電質(zhì)量提供了可能性，通過“大數(shù)據(jù)”分析進行有效地調(diào)節(jié)，可以使新能源更好地與傳統(tǒng)的水火電進行互補，更為靈活地出力。如美國通用公司通過分析每秒上萬個數(shù)據(jù)點，融合能量儲存和先進的預測算法，開發(fā)出能靈活撐控120米長葉片的2.5-120型風機，并無縫隙地將數(shù)據(jù)傳遞給鄰近的風機，效率和電力輸出分別比原來提高了25%和15%。冰島的Green Earth Data與Green Qloud公司依靠冰島豐富的地熱與水、電資源驅(qū)動，為數(shù)據(jù)中心提供了100%的可再生能源。

2.為能源規(guī)劃和布局提供更精準的數(shù)據(jù)技術(shù)

美國加州大學洛杉磯分校的研究者根據(jù)大數(shù)據(jù)理論，將人口調(diào)查信息、電力企業(yè)提供的用戶實時用電信息和地理、氣象等信息全部整合，設(shè)計了一款“電力地圖”。該圖以街區(qū)為單位，可以反映各時刻的用電量，并可將用電量與人的平均收入、建筑類型等信息進行比照。通過完善“電力地圖”，能更準確地反映該區(qū)經(jīng)濟狀況及各群體的行為習慣，以輔助投資者的決策，也可為城市和電網(wǎng)規(guī)劃提供基礎(chǔ)依據(jù)。

地理、電網(wǎng)接入、周邊新能源項目狀態(tài)、裝備實際性能和需求側(cè)消納等所有相關(guān)數(shù)據(jù)的云數(shù)據(jù)信息平臺，可以從項目投資的整體生命周期考慮整個城市的新能源規(guī)劃。丹麥風電司VESTAS計劃將全球天氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)與公司發(fā)電機數(shù)據(jù)結(jié)合，利用氣溫、氣壓、空氣濕度、空氣沉淀物、風向、風速等數(shù)據(jù)以及公司歷史數(shù)據(jù)，通過使用超級計算機及大數(shù)據(jù)模型解決方案，來支持其風力發(fā)電機的選址，以充分利用風速、風力、氣流等因素達到最大發(fā)電量，并減少能源成本。此外，VESTAS還將添加全球森林砍伐追蹤圖、衛(wèi)星圖像、地理數(shù)據(jù)以及月相與潮汐數(shù)據(jù)，以便更好地支持基礎(chǔ)建設(shè)的決策。

3.為消費者提供增值服務、及時把握市場動態(tài)

電力企業(yè)通過給用戶提供其各月份分時明細用電視圖，可比用戶的用電量等數(shù)據(jù)，使消費者能夠了解自身的用電習慣和可以減少的電力需要，同時也使得電力收費過程更透明。智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)，智能家居通過室內(nèi)電力線將家中的各種設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電以及三表抄送等）連接到一起，提供家電控制、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制等功能。電力大數(shù)據(jù)通過分析用戶用電設(shè)備喜好、用電時長、用電周期等信息，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化設(shè)備啟動時間、運轉(zhuǎn)功率等，為用戶節(jié)約用電資金。

我國電力系統(tǒng)已經(jīng)成為世界上最大規(guī)模關(guān)系國計民生的專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，通過與外界數(shù)據(jù)的交換，挖掘用戶用電與電價、天氣、交通等因素所隱藏的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將十分有助于完善用戶用電需求預測模型，為各級決策者提供多維、直觀、全面、深入的預測數(shù)據(jù)，主動把握市場動態(tài)，從時間和空間等多個維度進行大范圍的能源資源配置。用電數(shù)據(jù)是一個地區(qū)經(jīng)濟運行的“風向標”，可作為投資決策者的參考依據(jù)。此外，電力企業(yè)通過歷史銷量數(shù)據(jù)進行用戶用電行為分析和用戶市場細分，使管理者能有針對性地優(yōu)化營銷組織，改善服務模式。在電動汽車智能充電系統(tǒng)中，電力大數(shù)據(jù)可以收集汽車的電池電量、汽車的位置、一天中的時間以及附近充電站的可用插槽等，通過數(shù)學模型預測，將這些數(shù)據(jù)與電網(wǎng)的電能消耗及歷史功率使用模式結(jié)合起來。通過分析來自多個數(shù)據(jù)源的巨大實時數(shù)據(jù)流和歷史數(shù)據(jù)，能夠確定司機為汽車電池充電的最佳時間和地點，并提出充電站的最佳設(shè)置點，保證所有充電設(shè)備都能被有效利用，降低閑置率。

4.及時發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患

通過大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)讓微觀數(shù)據(jù)得到關(guān)聯(lián)，并通過表面不相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的秘密。使以非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的海量微觀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)，這些從微觀數(shù)據(jù)中提取出的規(guī)則為大數(shù)據(jù)輔助決策提供有力支持，使管理者對安全生產(chǎn)“宏觀”把握轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔⒂^”運用成為可能。如我國某大型石化企業(yè)基于大量歷史數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，違章作業(yè)是造成該企業(yè)事故發(fā)生的重要原因之一。英國石油公司在某采油廠安裝無線感應器，通過全網(wǎng)式的數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)有些種類的原油比其它種類更有腐蝕性，這個發(fā)現(xiàn)無疑可以在設(shè)備和管線的使用上加強防范，使生產(chǎn)更安全。

有物混成

陳寶林/攝

5.提高油氣勘探水平

目前在石油勘探中最常用的是地球物理方法，其中以地震波法最為重要。地震波法的基本流程是用炸藥在地面激起人工地震波，通過地震波傳入地下，碰到不同形態(tài)的巖層時形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)過收集、轉(zhuǎn)變成電子信號后存儲為數(shù)據(jù)，然后通過對數(shù)據(jù)進行計算處理、解釋和反演，就能清晰模擬出勘測區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到存有石油巖層的精確位置。為了了解和模擬出地下數(shù)千米的地質(zhì)構(gòu)造，通過地震波反射方式來收集海量數(shù)據(jù)，一般二維數(shù)據(jù)可達1-2TB，三維數(shù)據(jù)可高達幾百TB甚至PB級， 然后進行大量的密集計算和模擬，計算結(jié)果出來后還要轉(zhuǎn)換成直觀的可視畫面，方便專家對數(shù)據(jù)進行解釋，為油氣鉆井定位提供參考。大數(shù)據(jù)分析在油氣開采中具有重要價值，許多油氣公司已開展這方面的工作。大數(shù)據(jù)分析幫助這些公司快速發(fā)現(xiàn)石油，降低生產(chǎn)成本，提高鉆井安全性，增大產(chǎn)量。

能源行業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘需要解決的問題與建議

1.打破數(shù)據(jù)壁壘，提高數(shù)據(jù)集成度

（1）大數(shù)據(jù)的價值來源在于其數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，比傳統(tǒng)的抽樣數(shù)據(jù)包含更多的信息，因此，大數(shù)據(jù)的前提是數(shù)據(jù)開放。如果企業(yè)數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)不能開放，大數(shù)據(jù)分析就缺乏基本條件。目前我國能源行業(yè)缺乏行業(yè)層面的數(shù)據(jù)模型定義與主數(shù)據(jù)管理，各單位數(shù)據(jù)口徑不一致，行業(yè)中存在較為嚴重的數(shù)據(jù)壁壘，業(yè)務鏈條間也尚未實現(xiàn)充分的數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)重復存儲的現(xiàn)象較為突出。

（2）大數(shù)據(jù)的核心是不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交叉融合，其本質(zhì)是從關(guān)聯(lián)復雜的數(shù)據(jù)中挖掘知識，提升數(shù)據(jù)價值。單一類型的數(shù)據(jù)即使體量再大，缺乏共享集成，其價值也會大打折扣。由于數(shù)據(jù)涉及企業(yè)、公民等一些秘密和隱私，數(shù)據(jù)公開并非易事，目前能夠從大數(shù)據(jù)獲得收益的企業(yè)主要是能夠取得海量數(shù)據(jù)的企業(yè)。

2.有相關(guān)的法律保障數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)的分析必須建立在真實數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，否則會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，這就需要建立相關(guān)的法律保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.高度關(guān)注數(shù)據(jù)安全問題和數(shù)據(jù)負擔成本

大數(shù)據(jù)來源是多種多樣的，有些源于人的消費行為，有些則是民意收集，對于能源行業(yè)來說，更多是交互與傳感數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)收集過程中，必須考慮數(shù)據(jù)安全和為此所支付的成本。研究表明，在能源行業(yè)大數(shù)據(jù)面臨的問題中數(shù)據(jù)量大占24.6%，數(shù)據(jù)分散占19.5%，缺乏有效的分析方法占18.6%，數(shù)據(jù)格式多占16.2%，數(shù)據(jù)傳輸效率低占11.4%，數(shù)據(jù)重復占9.7%。為此，要盡量推行自動計算功能的網(wǎng)絡填報方式，在確保安全的條件下，使用電子簽名，減少信息傳遞、投遞的時間，降低信息收集的頻度等。大數(shù)據(jù)對信息安全也提出了更高的要求，要建立與大數(shù)據(jù)相適應的安全和隱私保護機制，通過技術(shù)手段和加強企業(yè)自律來保證數(shù)據(jù)的安全。

4.最大限度地公開政府統(tǒng)計數(shù)據(jù)

政府統(tǒng)計數(shù)據(jù)是公共資源，目前我國統(tǒng)計數(shù)據(jù)總體看來，比較粗線條，發(fā)布滯后時間較長，不能滿足數(shù)據(jù)分析的需要。從行業(yè)數(shù)據(jù)來看，能源行業(yè)的數(shù)據(jù)，尤其是電力行業(yè)數(shù)據(jù)是比較豐富的，電力數(shù)據(jù)以其同國民經(jīng)濟的緊密耦合可以實現(xiàn)對區(qū)域經(jīng)濟走勢的準確還原，及時、全面公布能源利用數(shù)據(jù)可以加強對宏觀經(jīng)濟發(fā)展形勢的研判，規(guī)避經(jīng)濟風險。

5.加強信息化建設(shè)，加快人才培養(yǎng)

大數(shù)據(jù)是信息化發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，信息化建設(shè)為大數(shù)據(jù)發(fā)展創(chuàng)造了有利的市場環(huán)境。我國信息化建設(shè)水平與美國等發(fā)達國家相比還有一定差距。此外，美國一些IT行業(yè)的企業(yè)吸引了全球大量的年青優(yōu)秀人才，使得這些公司不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品。加快人才培養(yǎng)，尤其要為青年人發(fā)展創(chuàng)造有利的制度環(huán)境是我國加快信息化建設(shè)和大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要條件。

（作者系中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所黨委書記）

編輯：張涵