計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市電力節(jié)能中的應(yīng)用研究

曾裕宗

（廣東南華工商職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510507）

計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)是一項前沿技術(shù)，伴隨著云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用。在經(jīng)濟、國防和安全方面應(yīng)用，大大促進了行業(yè)變革和發(fā)展，引起了社會各界高度關(guān)注和重視。面對大數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)，在城市電力調(diào)控方面，可以有效提升電力系統(tǒng)運行效率，滿足節(jié)能降耗目標，與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相契合，對于城市現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展具有重要促進作用。加強城市電力節(jié)能調(diào)控方面計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，是電力事業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然選擇，可以為后續(xù)相關(guān)工作提供支持。

1 電力大數(shù)據(jù)來源

“大數(shù)據(jù)”是指在海量數(shù)據(jù)信息中，需要通過新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力，才能滿足海量、高增長率的信息資產(chǎn)。一般情況下，借助信息技術(shù)和硬件工具，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的感知、獲取、處理。就電力大數(shù)據(jù)來源來看，主要表現(xiàn)在以下幾個領(lǐng)域。

1.1 電力生產(chǎn)大數(shù)據(jù)

電力生產(chǎn)作為大數(shù)據(jù)的主要來源之一，覆蓋在發(fā)電、檢修和安全等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)類型包括實施生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)，具體表現(xiàn)在企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)、性能分析、技術(shù)監(jiān)督、實時數(shù)據(jù)庫和安全監(jiān)察系統(tǒng)等[1]。大數(shù)據(jù)分析更多側(cè)重在歷史信息數(shù)據(jù)的分析和處理，為后續(xù)的發(fā)電生產(chǎn)和檢修工作提供可靠參考依據(jù)。自動生成大數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 自動生成大數(shù)據(jù)

1.2 電力運營管理大數(shù)據(jù)

在電力企業(yè)經(jīng)營決策方面，決策是否合理，很大程度上需要依靠經(jīng)營報表支持，并進一步跨專業(yè)、跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析，提升數(shù)據(jù)可視化效果。所以，對大數(shù)據(jù)分析和挖掘，主要是借助商務(wù)智能工具，從多維度方式進行數(shù)據(jù)分析和挖掘，為后續(xù)的企業(yè)經(jīng)營決策提供可靠依據(jù)[2]。

1.3 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)

電力行業(yè)的快速變革和發(fā)展，大量現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用其中，促使電網(wǎng)逐漸朝著智能化和自動化方向發(fā)展，包括信息流、電力流和業(yè)務(wù)流，促使電力通信網(wǎng)用戶疊加，對于電力企業(yè)整體價值提升具有重要促進作用。智能電網(wǎng)可以實時監(jiān)測電力設(shè)備運行情況，借助傳感器來感知、獲取和處理數(shù)據(jù)，將其傳輸?shù)竭\營調(diào)度中心，促使電網(wǎng)安全可靠運行，切實提升電網(wǎng)系統(tǒng)運行安全性，推動社會和諧穩(wěn)定發(fā)展。被動生成大數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 被動生成大數(shù)據(jù)

2 城市電力節(jié)能對大數(shù)據(jù)技術(shù)的需求

智能電網(wǎng)運行中，電力調(diào)控中心主要是起到電網(wǎng)運行的實時監(jiān)測和調(diào)控，一旦發(fā)現(xiàn)問題可以倒閘操作和事故處理，將電網(wǎng)運行產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)匯入到電力調(diào)控中心，對數(shù)據(jù)進行深度分析和挖掘，為后續(xù)的電力企業(yè)管理決策提供可靠依據(jù)。通過電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的高效分析和管理，可以為后續(xù)的電網(wǎng)調(diào)控提供支持，維護電力系統(tǒng)運行安全的同時，切實提升電網(wǎng)智能化和自動化水平[3]。尤其是在人工智能技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展背景下，城市電力節(jié)能需求逐漸增長，如何在滿足城市生產(chǎn)生活用電的同時，降低電能消耗，成為當(dāng)前電力調(diào)控的主要內(nèi)容。新能源和電動汽車的引入，對電網(wǎng)運行安全帶來了強烈沖擊，電網(wǎng)運行負荷隨之增加，對于電網(wǎng)安全運行的要求隨之提升，同時為電網(wǎng)埋下了一系列不確定因素，大大加劇電力調(diào)控難度。通過計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以從海量數(shù)據(jù)種深度分析和提取出有價值數(shù)據(jù)，為后續(xù)的城市電力節(jié)能調(diào)控提供數(shù)據(jù)依據(jù)。但是，當(dāng)前電力企業(yè)內(nèi)部部門眾多，部門之間的信息共享程度不高，存在統(tǒng)一數(shù)據(jù)重復(fù)統(tǒng)計問題，整合效率不高，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，憑借著突出的集成能力實現(xiàn)各部門數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，為電網(wǎng)運行管理提供全方位的保障，帶來更大的效益。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市電力節(jié)能中應(yīng)用

電力系統(tǒng)是保障電力生產(chǎn)、傳輸、分配和消費的系統(tǒng)，在全球能源總量急劇減少背景下，智能電網(wǎng)水平不斷提升，大量新型能源和分布式電源引入其中，對于新時期的電網(wǎng)經(jīng)濟、安全和可靠運行提出了新的要求。

3.1 輔助電力系統(tǒng)運行維護

電力大數(shù)據(jù)中涉及內(nèi)容較廣，主要是表現(xiàn)在電力生產(chǎn)和使用方面，在城市供電方面，貫穿于發(fā)電、輸電、配電和用電各個環(huán)節(jié)。在某些環(huán)節(jié)通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)電力信息和用戶信息的統(tǒng)計分析，可以為后續(xù)電力系統(tǒng)管理提供可靠依據(jù)。諸如，部分小區(qū)用電量較大，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進行統(tǒng)計和分析，了解該小區(qū)的用電需求，在后續(xù)發(fā)電過程中針對性為其提供充足電量支持，這樣可以有效降低電力運輸過程中電壓升高來降低電力輸送過程的能源損耗[4]。同時，還可以借助現(xiàn)代化技術(shù)實時監(jiān)控電力系統(tǒng)運行情況，了解不同區(qū)域用電量變化情況，以免在電力生產(chǎn)中電能過量消耗，帶來不必要的電能損耗。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以實時監(jiān)控用電情況，在此基礎(chǔ)上及時挖掘其中存在的不足之處，尋求合理措施有效調(diào)整改進。當(dāng)前每個家庭都安裝了智能電表，除了記錄用戶的用電量以外，還可以將用戶用電量情況反饋給電力企業(yè)，借助智能電表實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的分析和處理，實時監(jiān)控家庭電網(wǎng)運行情況，一旦發(fā)生異常情況可以及時反饋，有效解決故障問題。

如，在美國Enphase能源股份有限公司電力運行維護中，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以收集到來自不同國家超過2.5 TB的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析和挖掘，實現(xiàn)發(fā)電檢測、遠程維護，確保電力系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運行。同時，可以通過對發(fā)電系統(tǒng)中收集得到的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對電網(wǎng)的監(jiān)測和控制，了解電網(wǎng)的復(fù)雜狀態(tài)和發(fā)電情況，以便于電網(wǎng)出現(xiàn)故障時可以及時作出反應(yīng)，定期升級更新電網(wǎng)[5]。

3.2 基于大數(shù)據(jù)的信息智能采集控制

基于大戶數(shù)數(shù)據(jù)信息智能采集控制，主要是通過接受不同無理地點客戶端數(shù)據(jù)，為用戶數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)管理提供支持。在數(shù)據(jù)采集端布設(shè)數(shù)據(jù)庫，定期維護數(shù)據(jù)庫負載均衡和分片。結(jié)合城市電力節(jié)能需求，通過對電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量大小、數(shù)據(jù)類型、讀寫比例、讀寫量級、一致性、并發(fā)性和延遲度引入復(fù)雜數(shù)據(jù)挖掘算法，建立智能電網(wǎng)節(jié)能管控系統(tǒng)。

3.3 基于大數(shù)據(jù)的節(jié)能存儲

在大數(shù)據(jù)技術(shù)下，可以實時掌握計算機系統(tǒng)的資源使用情況，合理調(diào)度系統(tǒng)資源。在不影響系統(tǒng)性能基礎(chǔ)上，優(yōu)化存儲節(jié)點使用狀態(tài)，如存儲設(shè)備使用狀態(tài)調(diào)整到降頻、休眠模式，實現(xiàn)存儲中心節(jié)能目的。數(shù)據(jù)調(diào)度節(jié)能，結(jié)合數(shù)據(jù)存取頻率優(yōu)化存儲設(shè)備中數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)節(jié)能目的。

3.4 基于大數(shù)據(jù)的節(jié)能信息處理

在大數(shù)據(jù)技術(shù)下，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的加工處理，以人工或自動方式進行處理。大數(shù)據(jù)處理可以從海量數(shù)據(jù)中提取對用戶有價值的信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、計算和存儲設(shè)計，建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)架構(gòu)，建立軟件運行環(huán)境。根據(jù)特定程序指令在大數(shù)據(jù)平臺處理相關(guān)數(shù)據(jù)，按照相應(yīng)格式輸出數(shù)據(jù)，可以滿足智能電網(wǎng)節(jié)能處理需求。

4 結(jié)語

綜上所述，在城市電力節(jié)能發(fā)展中，通過計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以在滿足城市生產(chǎn)生活用電同時，還可以降低能源消耗，提升電網(wǎng)系統(tǒng)智能化水平，帶來更大的經(jīng)濟效益。