能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力市場大數(shù)據(jù)應(yīng)用探討

趙海玲 張勐

摘 要：能源是國家的命脈之源，關(guān)系這社會的和諧穩(wěn)定和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。當前世界各國將能源作為戰(zhàn)略資源，其主要原因在于能源資源是有限的，尤其是以石油為代表的化石能源在人類的大肆開采中已經(jīng)面臨枯竭，同樣我國也面臨這一嚴重問題。解決這一問題的關(guān)鍵在于尋找替代能源。光伏能源作為重要替代品，將成為未來能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新思考。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);電力市場;數(shù)據(jù)形態(tài);大數(shù)據(jù)

引言

能源互聯(lián)網(wǎng)各項新技術(shù)的應(yīng)用和新業(yè)態(tài)的發(fā)展使得能源網(wǎng)與信息網(wǎng)結(jié)合更加緊密，促進電力市場將有限的信息交互演變?yōu)槎喾絽⑴c的能力與信息對等交換，大數(shù)據(jù)管理的標準體系與安全規(guī)范也將面臨更高的要求。同時，能源互聯(lián)網(wǎng)中的各類市場主體以及各個系統(tǒng)節(jié)點的聯(lián)系將更加緊密，也對數(shù)據(jù)采集、傳輸與交互提出了更高的要求，電力市場建設(shè)面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)，電力交易運營數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。

1電力市場的數(shù)據(jù)特征分析

1.1高實時性與高增長同步

能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和消費要求瞬間完成，在需求響應(yīng)、源網(wǎng)荷儲互動等新業(yè)務(wù)的推動下，對廣域測控、快速響應(yīng)及實時控制的數(shù)據(jù)要求會越來越高，電力市場將匯聚更多的實時數(shù)據(jù)。在發(fā)用電計劃進一步放開以及準入規(guī)則逐步放寬等背景下，市場主體的數(shù)量將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，市場活動產(chǎn)生數(shù)據(jù)的規(guī)模和種類勢必同步快速增長。

1.2數(shù)據(jù)與流量并行

一方面，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力市場更強調(diào)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下的各方參與，“e-交易”平臺的推廣應(yīng)用將電力市場生態(tài)圈應(yīng)用由PC端擴展到了移動端，極大豐富了市場運營的參與途徑和業(yè)務(wù)支撐手段，同時也產(chǎn)生了巨大的交互壓力。另一方面，隨著5G技術(shù)的推廣與普及，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成本進一步降低，車聯(lián)網(wǎng)、智能電表等終端數(shù)據(jù)接入交易系統(tǒng)已成為市場發(fā)展的必然趨勢，帶來了更大的在線流量，電力市場數(shù)據(jù)與流量并行將成為新的形態(tài)特征。

1.3多時間尺度的流式數(shù)據(jù)發(fā)展

中長期電力市場的交易周期根據(jù)歷史數(shù)據(jù)演化趨勢可劃分為周、月度、季度以及年度4個時間尺度，現(xiàn)貨市場的到來將交易周期進一步細分至日前、日內(nèi)和實時平衡。市場數(shù)據(jù)在不等長的時間尺度內(nèi)表現(xiàn)形式既相互關(guān)聯(lián)又存在一定的差異性。以往的中長期電力交易數(shù)據(jù)多以某一時間片段的形式出現(xiàn)，未來“中長期+現(xiàn)貨”的電力市場數(shù)據(jù)將會出現(xiàn)大量持續(xù)產(chǎn)生的流式數(shù)據(jù)序列業(yè)務(wù)場景，如需求響應(yīng)可調(diào)節(jié)負荷運行數(shù)據(jù)、充電樁等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的全天候監(jiān)測數(shù)據(jù)等。隨著現(xiàn)貨市場的建設(shè)推進以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，多時間尺度的流式數(shù)據(jù)將成為電力市場數(shù)據(jù)形態(tài)的重要特征。

1.4數(shù)據(jù)內(nèi)容向相關(guān)領(lǐng)域快速擴張

中國電力市場發(fā)展正處于由電能量交易向電力交易轉(zhuǎn)變的階段，后期將逐步開設(shè)輔助服務(wù)市場、容量市場、輸電權(quán)交易及金融衍生品交易等，數(shù)據(jù)內(nèi)容將不再局限于電力系統(tǒng)和市場運營等方面，而會根據(jù)市場發(fā)展需要快速匯集融合社交、金融以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈等相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2電力市場大數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)集成、傳輸及存儲技術(shù)

從業(yè)務(wù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)環(huán)境到以數(shù)字化運營為目標的電力市場大數(shù)據(jù)，多級市場協(xié)同運營以及跨領(lǐng)域的時空擴展使得電力市場的數(shù)據(jù)形態(tài)從確定性向時變性演化，大數(shù)據(jù)應(yīng)用面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)，其中數(shù)據(jù)集成、傳輸及高性能存儲是大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)中的共性技術(shù)。

大量多態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，當前的研究主要集中于如何突破物理系統(tǒng)中的藩籬或信息孤島的限制。電力市場的大數(shù)據(jù)集成不僅需要滿足海量數(shù)據(jù)的接入能力，還面臨集成內(nèi)容高維尺度的動態(tài)管理問題，特別是移動終端的廣泛應(yīng)用，使得大量數(shù)據(jù)同時帶有時空間標志，進一步增加了集成技術(shù)的復(fù)雜性。因此，電力市場的數(shù)據(jù)集成一方面需要發(fā)展靈活、可擴展的技術(shù)體系，另一方面還需要加深對數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)規(guī)范的研究。

電力市場各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集以及市場主體的在線交互將會帶來海量數(shù)據(jù)傳輸。同時，中國分級運營的電力市場架構(gòu)也帶來了大范圍、多層級的數(shù)據(jù)傳輸需求，未來多源多態(tài)數(shù)據(jù)流傳輸對網(wǎng)絡(luò)的流量支撐和通信延時都提出了更高的要求。發(fā)展數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以減少數(shù)據(jù)傳輸量及提高存儲效率，計算機通信領(lǐng)域?qū)Υ诉M行了研究并取得了諸多成果，積累了一定的實踐經(jīng)驗。另外，借鑒調(diào)度數(shù)據(jù)

專網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)驗，開展電力市場數(shù)據(jù)專網(wǎng)的建設(shè)研究，也是解決上述問題的一種思路。

數(shù)據(jù)的高效存儲是影響大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要因素，當前主流的大數(shù)據(jù)應(yīng)用多采用HadOOp框架，HadOOp分布式文件系統(tǒng)（HDFS）和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫HBase共同組成了大數(shù)據(jù)解決方案。面對復(fù)雜的數(shù)據(jù)環(huán)境，電力市場大數(shù)據(jù)要考慮各種技術(shù)條件下存儲性能和存儲空間的相互影響。對實時業(yè)務(wù)和高速計算任務(wù)采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫或高性能實時庫;對關(guān)鍵核心業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理采取并行倉庫的模式;對海量歷史數(shù)據(jù)以及半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用HDFS處理。

2.2大數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)

電力市場大數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)包括可視化、空間信息流和歷史流展示技術(shù)等，具體指市場全景展示、市場運行實時監(jiān)測、市場運營分析展示、各類終端屏幕互動與虛擬現(xiàn)實等技術(shù)。電力市場數(shù)據(jù)種類繁多，關(guān)聯(lián)指標復(fù)雜，加之市場服務(wù)未來的雙向互動需求，需要利用多種可視化技術(shù)來提升數(shù)據(jù)的直觀性和可視性，加強以圖形為中心的交互方式，助力用戶進行數(shù)據(jù)洞察并向用戶提供高附加值的內(nèi)容增值服務(wù)，從而提升大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。

可視化技術(shù)主要應(yīng)用于電力市場的可視化報表和可視化分析，可顯著提升市場運營的效率。電力市場可視化不僅要結(jié)合業(yè)務(wù)場景為用戶提供基于度量和指標定義的圖表服務(wù)，還需要結(jié)合統(tǒng)計關(guān)系、因果關(guān)系與博弈關(guān)系等實現(xiàn)可視化與數(shù)據(jù)存儲之間的松耦合關(guān)聯(lián)，為用戶提供便捷的過濾、比較和關(guān)聯(lián)分析等可視化服務(wù)，挖掘更深層次的市場規(guī)律和事件聯(lián)系。

空間信息流展示技術(shù)主要體現(xiàn)在市場運行與地理信息系統(tǒng)（GIS）的結(jié)合上，早期研究將開放式軟件的概念引入GIS軟件中，實現(xiàn)了可以在此基礎(chǔ)上進行功能擴展和二次開發(fā)的開放式可視化平臺。未來，電力市場的空間信息流展示將基于已實現(xiàn)的電網(wǎng)簡化模型，為ATC優(yōu)化出清等業(yè)務(wù)場景提供可視化決策支撐。

2.3監(jiān)視數(shù)據(jù)。我國的光伏電站多建在人口

稀疏的荒漠地帶、海洋區(qū)域。這種電站建設(shè)現(xiàn)狀造成了日常設(shè)備的巡檢和故障診斷壓力負擔倍增。當然隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的提出，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為實現(xiàn)電站的遠程智能監(jiān)控提供了可能。在這一技術(shù)的背景下，依托智能化技術(shù)進行自動化的日常巡檢，有助于降低運營難度和車本，同時提升電站運營穩(wěn)定性和安全性。

結(jié)束語

當前電力市場的大數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)結(jié)合大流量、多維尺度的數(shù)據(jù)形態(tài)和趨勢特征構(gòu)建適應(yīng)廣域數(shù)據(jù)來源的集成傳輸、分析處理以及數(shù)據(jù)展現(xiàn)的技術(shù)體系。大數(shù)據(jù)應(yīng)用的設(shè)計需要統(tǒng)籌考慮業(yè)務(wù)中臺與AI技術(shù)在電力市場應(yīng)用的未來方向，可以采取“云計算+中臺”模式設(shè)計架構(gòu)融合的總體可執(zhí)行框架。本文分析構(gòu)建了市場主體用戶畫像分析、信息精準推送和征信評估與分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用模型，對降低信息不對稱的市場效率負面影響和電力市場信用風(fēng)險管理等工作提供了新思路、新方法，為大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力市場的進一步實踐提供了借鑒。

參考文獻

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