智能電網(wǎng) 大數(shù)據(jù)參考模板

1、智能電網(wǎng)和大數(shù)據(jù)1 智能電網(wǎng) 智能電網(wǎng)(smart power grids)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電育瀕量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。 在現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展過程中，各國結(jié)合其電力工業(yè)發(fā)展的具體清況，通過不同領域的研究和實踐，形成了各自的發(fā)展方向和技術(shù)路線，也反映出各國對未來電網(wǎng)

2、發(fā)展模式的不同理解。近年來，隨著各種先進技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應用，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，發(fā)展智能電網(wǎng)已在世界范圍內(nèi)形成共識。 從技術(shù)發(fā)展和應用的角度看，世界各國、各領域的專家、學者普遍認同以下觀點:智能電網(wǎng)是將先進的傳感測量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎設施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。2 智能電網(wǎng)的發(fā)展2.1 美國2.1.1 電網(wǎng)2030規(guī)劃 2003年2月，美國時任總統(tǒng)布什提出“電網(wǎng)2030規(guī)劃”，指出要建設現(xiàn)代化電力系統(tǒng)，以確保經(jīng)濟安全，同時促進電力系統(tǒng)自身的安全運行。該規(guī)劃的主要內(nèi)容有:為所有用戶提供高度安全、可靠、數(shù)字化的

3、供電服務，在全國實現(xiàn)成本合理、生產(chǎn)過程無污染、低碳排放的供電，經(jīng)濟實用的儲能設備，建成超導材料的骨干網(wǎng)架。為有效促進智能電網(wǎng)建設，美國于2007年12月頒布“能源獨立與安全法案2007，確立了國家層面的電網(wǎng)現(xiàn)代化政策，設立新的專責聯(lián)邦委員會，并界定其職責與作用，建立問責機制，同時建立激勵機制，促進股東投資。1 / 242.1.3 奧巴馬政府施政計劃 美國總統(tǒng)奧巴馬為振興經(jīng)濟，從節(jié)能減排、降低污染角度提出綠色能源環(huán)境氣候一體化振興經(jīng)濟計劃，智能電網(wǎng)是其中的重要組成部分。 2.2 歐洲 歐盟為應對氣候變化、對能源進口依賴日益嚴重等挑戰(zhàn)，向客戶提供可靠便利的能源服務，正在著手制定一整套能源政策。這些

4、政策將覆蓋資源側(cè)、輸送側(cè)以及需求側(cè)等方面，從而推動整個產(chǎn)業(yè)領域深刻變革，為客戶提供可持續(xù)發(fā)展的能源，形成低能耗的經(jīng)濟發(fā)展模式。歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)研究主要包括網(wǎng)絡資產(chǎn)、電網(wǎng)運行、需求側(cè)和計量、發(fā)電和電能存儲四個方面。2.3國外智能電網(wǎng)技術(shù)研究近況 按照智能電網(wǎng)本身所覆蓋的價值鏈環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)的關鍵技術(shù)可劃分為智能用電、智能網(wǎng)絡、新能源發(fā)電與智能企業(yè)四類。 （1）智能用電:包括智能表計、電池技術(shù)、家庭自動化、微型電網(wǎng)、優(yōu)質(zhì)供電園區(qū)等。 （2）智能網(wǎng)絡:包括調(diào)度自動化、即插即用式智能電力設備、智能保護裝置、測量監(jiān)視設備、電力電子設備、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和可視化技術(shù)等。 （3）新能源發(fā)電:包括可再生能源發(fā)

5、電、微透平技術(shù)、超導儲能技術(shù)等。 （4）智能企業(yè):包括信息集成技術(shù)、通信技術(shù)等。2.4 建設智能電網(wǎng)涉及的重要技術(shù)2.4.1穩(wěn)定而靈活的網(wǎng)絡拓撲 穩(wěn)定、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來智能電網(wǎng)的基礎。我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡，無論從當前還是從長遠看，要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對電力的需求，必須走遠距離、大規(guī)模輸電和大范圍資源優(yōu)化配置的道路。特高壓輸電能夠提高輸送容量、減少輸電損耗、增加經(jīng)濟輸電距離，在節(jié)約線路走廊占地、節(jié)省工程投資、保護生態(tài)環(huán)境等方面也具有明顯優(yōu)勢。因此，發(fā)展特高壓電網(wǎng)，構(gòu)建電力“高速公路”成為必然的選擇。如何進一步優(yōu)化特高壓和各級電網(wǎng)規(guī)劃，做好特高壓交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的銜接、特高壓電網(wǎng)與

6、各級電網(wǎng)的銜接，促進各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、城市電網(wǎng)與農(nóng)村電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，成需要解決的關鍵問題。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題越來越突出，對主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設計要求相應地提高。只有靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能應對冰災戰(zhàn)爭等突發(fā)災害性事件對電網(wǎng)安全的影響。2.4.2開放、標準、集成的通信系統(tǒng) 智能電網(wǎng)需要具有實時監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力:既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對己經(jīng)發(fā)生的擾動做出響應的能力。智能電網(wǎng)也需要不斷整合和集成企業(yè)資產(chǎn)管理和電網(wǎng)生產(chǎn)運行管理平臺，從而為電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運行管理提供全方位的

7、信息服務。因此，寬帶通信網(wǎng)，包括電纜、光纖、電力線載波和無線通信，將在智能電網(wǎng)中扮演重要角色。智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡安全提出了更高的要求，這一問題需要格外注意。目前美國EPRI的合作伙伴PowerWec, EEI, NERC以及愛達荷州實驗室正致力于信息安全問題的研究。2.4.3智能、標準的計量體系和需求側(cè)管理 電網(wǎng)的智能化需要電力供應機構(gòu)精確得知用戶的用電規(guī)律，從而對需求和供應有一個更好的平衡。目前我國的電表只是達到了自動讀取，是單方面的交流，不是雙方的、互動的交流。由智能電表以及連接它們的通信系統(tǒng)組成的先進計量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對諸如遠程監(jiān)測、分時電價和用戶側(cè)管理等的更快和準確的系統(tǒng)響應。將來隨著

8、技術(shù)的發(fā)展，智能電表還可能作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業(yè)務或傳播電視信號的整合。這里涉及到用戶門戶(customer portal)技術(shù)，作為美國Intelligrid項目的重要研究內(nèi)容之一，該項研究致力于設計與目前用戶使用的提供“非能源服務”的協(xié)議相連接的接口。2.4.4智能調(diào)度技術(shù)和廣域防護系統(tǒng) 智能調(diào)度是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，調(diào)度的智能化是對現(xiàn)有調(diào)度控制中心功能的重大擴展。調(diào)度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網(wǎng)絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護和控制、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復控制系統(tǒng)

9、等具有多道安全防線的綜合防御體系。智能化調(diào)度的核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現(xiàn)大面積連鎖故障的預防。2.4.5 智能化調(diào)度的關鍵技術(shù)包括:（1）系統(tǒng)快速仿真與模擬(fast simulation and modeling,FSM)。（2）智能預警技術(shù)。（3）優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。（4）預防控制技術(shù)，事故處理和事故恢復技術(shù)(如電網(wǎng)故障智能化辨識及其恢復)。（5）智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。（6）調(diào)度決策可視化技術(shù)。 另外還包括應急指揮系統(tǒng)以及高級的配電自動化等相關技術(shù)，其中高級的配電自動化包含系統(tǒng)的監(jiān)視與控制、配電系統(tǒng)管理功能和與用戶的交互(如負荷管理、量測和實時定價)。2.4.6可再生能源和分布式能

10、源接入 在發(fā)展智能電網(wǎng)時，如何安全、可靠地接入各種可再生能源電源和分布式能源電源也是面臨的一大挑戰(zhàn)。分布式能源包括分布式發(fā)電和分布式儲能，在許多國家都得到了迅速發(fā)展。分布式發(fā)電技術(shù)包括:微型燃氣輪機技術(shù)、燃料電池技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、風力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、地熱發(fā)電技術(shù)等。分布式儲能裝置包括蓄電池儲能、超導儲能和飛輪儲能等。風能、太陽能等可再生能源在地理位置上分布不均勻，并且易受天氣影響，發(fā)電機的可調(diào)節(jié)能力比較弱，需要有一個網(wǎng)架堅強、備用充足的電網(wǎng)支撐其穩(wěn)定運行。隨著電網(wǎng)接入風電量的增加，風電廠規(guī)劃與運行研究對風電場動態(tài)模型的精度和計算速度提出了更高的要求。 電力企

11、業(yè)投產(chǎn)清潔能源項目越來越多，光伏發(fā)電、風力發(fā)電都對地形地貌、環(huán)境特征有很高的要求和條件。針對于清潔能源項目建設的要求可借助電力生產(chǎn)MIS系統(tǒng)與地理信息GIS系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境采集數(shù)據(jù)等，綜合考量不同地域電力生產(chǎn)水平、地形優(yōu)勢與資源分布。利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提供給規(guī)劃人員支撐電站建設布局的決策數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目建設的科學調(diào)配。也可通過綜合分析影響風力發(fā)電、光伏發(fā)電機組運行的諸多環(huán)境因素，例如:溫度、光照、濕度、風力等數(shù)據(jù)，預測氣候模式，從而規(guī)劃處最佳的機組運行方案。通過這種方式，可有效降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)出效益。2.4.7決策支持和人機接口 現(xiàn)代電網(wǎng)需要專業(yè)的、無縫的、實時使用的應用工具

12、，以滿足電網(wǎng)操作和管理人員做出快速決策的需要。決策支持和人機接口技術(shù)主要包括可減少大量數(shù)據(jù)到易于理解的可視格式的可視化工具和系統(tǒng)以及當系統(tǒng)運行人員操作時需提供的多種方案軟件系統(tǒng)，還可以用作演示的控制板、先進的控制室設計等等。2.5 中國智能電網(wǎng)標準體系2.5.1基礎與通用 本領域包括術(shù)語和方法學、安全、電能質(zhì)量等。2.5.2發(fā)電領域關鍵設備及技術(shù)標準 （1）常規(guī)發(fā)電關鍵設備 涵蓋:次同步振蕩抑制裝置、大機組設備狀態(tài)檢測與故障分析系統(tǒng)、水電機組設備狀態(tài)監(jiān)測、梯級水電站調(diào)度控制、發(fā)電廠快速并網(wǎng)裝置、常規(guī)能源和新能源的自動化成套控制系統(tǒng)。 （2）大規(guī)?？稍偕茉搓P鍵設備 涵蓋:風電場故障穿越裝置、風

13、光儲智能控制系統(tǒng)、間歇電源功率預測調(diào)度、兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)、間歇式電源功率控制、風電機組控制系統(tǒng)、風光儲聯(lián)合電站一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)以及新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。 （3)大規(guī)模儲能關鍵設備 涵蓋:集成儲能功率平滑調(diào)節(jié)、化學電池模塊化集成、電池儲能能量管理、電池儲能轉(zhuǎn)換裝置、飛輪儲能裝置、電容/超導儲能裝置、儲能電站智能調(diào)度以及化學電池儲能。 涉及技術(shù)標準:常規(guī)電源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)標準、風電并網(wǎng)技術(shù)標準、光伏并網(wǎng)技術(shù)標準、其他新能源并網(wǎng)技術(shù)標準及大容量儲能系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)標準。2.5.3輸電領域關鍵設備及技術(shù)標準 （1)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測 涵蓋:輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。 （2)柔性交流輸

14、電 涵蓋:靜止無功補償器、故障電流限制器、靜止同步補償、串補/可控串補及可控并聯(lián)電抗器。 （3)直流輸電 涵蓋:直流場關鍵設備、多端柔性直流控制、柔性直流輸電電纜、高壓直流換流閥、柔性直流換流站及夠?qū)懼绷鲹Q流閥。 涉及技術(shù)標準:特高壓輸電、柔性直流輸電、柔性交流輸電、線路狀態(tài)與運行環(huán)境監(jiān)測及輸電資產(chǎn)全壽命周期管理等技術(shù)標準。2.5.4變電領域關鍵設備及技術(shù)標準 變電環(huán)節(jié)主要包括設備層、系統(tǒng)層及站控層設備。 （1)設備層關鍵設備 涵蓋:智能元件、傳感器及測控裝置、保護測控一體化裝置、合并單元、智能組件、電子式互感器。 （2)系統(tǒng)層關鍵設備 涵蓋:智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠動終端、間歇電源保護監(jiān)控裝置

15、、廣域及區(qū)域保護控制。 （3)運行技術(shù)支持關鍵設備 涵蓋:檢驗/測試/評估系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)檢修系統(tǒng)、多態(tài)遙視/安防/消防、數(shù)字裝置調(diào)試試驗裝置、組態(tài)及系統(tǒng)調(diào)試工具。 涉及技術(shù)標準:智能變電站綜合技術(shù)標準、變電設備智能化標準、智能變電站自動化系統(tǒng)標準、狀態(tài)監(jiān)測評估和檢修、變電資產(chǎn)全壽命周期管理標準等。2.5.5配電領域關鍵設備及技術(shù)標準 配電環(huán)節(jié)主要包括過程層智能化一次設備、站控層設備。 （1)智能配電設備 涵蓋:大容量快速切換固態(tài)開關、智能配電開關、智能配變監(jiān)測終端、復合電能質(zhì)量控制器。 （2)配電自動化與配網(wǎng)規(guī)劃 涵蓋:配電自動化主站系統(tǒng)、配電調(diào)控一體支持系統(tǒng)、配網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)。 （3

16、)分布式電源和微網(wǎng) 分布式儲能裝置、配電保護測控一體化、供電系統(tǒng)微機保護裝置、供電電能質(zhì)量治理裝備、供電換流裝置及控制裝置。 涉及技術(shù)標準:配電自動化、分布式電源及微電網(wǎng)并網(wǎng)、分布式儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)等技術(shù)標準;2.5.6用電領域關鍵設備及技術(shù)標準 用電環(huán)節(jié)關鍵設備如下。 （1)用電信息采集 涵蓋:用電信息采集主站、用電信息采集終端、智能電能表。 （2)智能用電小區(qū) 涵蓋:居民用電交互終端、智能家電、智能插座、智能用電小區(qū)服務系統(tǒng)。 （3)智能大客戶服務 涵蓋:智能需求側(cè)管理系統(tǒng)、大用戶交互終端、智能樓宇管理系統(tǒng)、分布能源及儲能管理系統(tǒng)。 （4)電動汽車充放電 涵蓋:電動汽車充放電設備、充放電

17、管理系統(tǒng)。 （5)智能營業(yè)廳 涵蓋:智能營業(yè)廳管理系統(tǒng)、停電管理系統(tǒng)、用電地理信息系統(tǒng)、客戶服務門戶網(wǎng)站、自助服務終端及系統(tǒng)。 涉及技術(shù)標準:雙向互動服務、智能量測、用戶端用能管理、智能用能、電動汽車充放電、智能用電檢測技術(shù)標準。2.5.7調(diào)度領域關鍵設備及技術(shù)標準 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研制(調(diào)度管理類應用、安全校核類應用、調(diào)度計劃類應用、實時監(jiān)控預警類應用、基礎平臺)。 涉及技術(shù)標準:智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)基礎平臺、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應用功能、電網(wǎng)運行集中監(jiān)控等技術(shù)標準。2.5.8信息通信領域關鍵設備及技術(shù)標準 信息通信領域涵蓋:通信網(wǎng)絡、信息化應用。 骨干通信網(wǎng)關鍵設備、配用

18、電通信網(wǎng)關鍵設備、通信支撐網(wǎng)關鍵設備。3 大數(shù)據(jù)3.1 大數(shù)據(jù)的概念 數(shù)據(jù)是自然資源一樣重要的戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)技術(shù)就是從數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復雜、類型眾多的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的能力。 維基百科對大數(shù)據(jù)的定義是:“大數(shù)據(jù)是由于規(guī)模、復雜性、實時而導致的使之無法在一定時問內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其進行獲取、存貯、搜索、分享、分析、可視化的數(shù)據(jù)集合”。 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心將大數(shù)據(jù)定義為:為更經(jīng)濟地從高頻率的、大容量的、不同結(jié)構(gòu)和類型的數(shù)據(jù)中獲取價值而設計的新一代架構(gòu)和技術(shù)。3.2 大數(shù)據(jù)的提出與發(fā)展 大數(shù)據(jù)概念的提出可以追溯到自然雜志2008年9月?？邪l(fā)辮的文章:Big Data: Science in

19、the Petabyte Era,此后大數(shù)據(jù)的概念被廣泛傳播。2011年，麥肯錫公司發(fā)布了關于大數(shù)據(jù)的調(diào)研報告大數(shù)據(jù)：下一個前沿，競爭力、創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，指出了大數(shù)據(jù)研究的地位以及將給社會帶來的價值。2012年3月，美國奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”，旨在提高和改進從海量和復雜數(shù)據(jù)中獲取知識的能力，加速美國在科學和工程領域發(fā)明的步伐，增 強國家安全。 大數(shù)據(jù)和以往的海量數(shù)據(jù)、超大規(guī)模數(shù)據(jù)有什么區(qū)別昵?顯然這些術(shù)語都表示系統(tǒng)需要管理的數(shù)據(jù)規(guī)模很大。相對于當時的CPU和存儲技術(shù)水平而言，這些規(guī)模過大的數(shù)據(jù)在處理時需要特別對待。從歷史發(fā)展來看，超大規(guī)模在提出時表示的是GB級別的數(shù)據(jù)

20、，海量數(shù)據(jù)提出時表示的是TB級別數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)則是指PB (1 015)及以上級別的數(shù)據(jù)。3.2 大數(shù)據(jù)檢索、分析和可視化等方面的相關技術(shù)3.2.1大數(shù)據(jù)檢索 在大數(shù)據(jù)檢索服務中，用戶通常期望能夠檢索到所有所需數(shù)據(jù)，而并不關心數(shù)據(jù)模型、存儲位置和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)等信息。因此，用戶提交的查詢請求其目標數(shù)據(jù)很可能來源于多個數(shù)據(jù)源。面向大數(shù)據(jù)服務的檢索場景與傳統(tǒng)搜索引擎或數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有所不同。大數(shù)據(jù)服務的用戶有兩類，一類是普通個人用戶，一類是專業(yè)IT人員和應用程序。對于普通個人用戶而言，由于不了解底層數(shù)據(jù)源的信息以及服務描述信息，通常個人用戶會使用方便易用的關鍵字檢索;對于IT人員和應用程序，其數(shù)據(jù)查詢

21、需求的目標數(shù)據(jù)源相對明確，因此可以采用語義查詢語言SPARQL進行檢索。然而，無論哪類用戶，由于底層數(shù)據(jù)源的跨域異構(gòu)，其檢索請求的執(zhí)行過程具有多種可能性，針對每種可能性，都需要研究和制定相應的檢索執(zhí)行策略，以保證提供“Best-effort，的服務效果。因此，大數(shù)據(jù)服務架構(gòu)需要支持兩類檢索模式:關鍵字檢索:用戶提交檢索關鍵字或者“屬性二值，形式的檢索請求進行檢索;語義檢索:專業(yè)人員或者應用程序向服務提交SPARQL檢索進行檢索。3.2.2大數(shù)據(jù)分析 前文從技術(shù)角度對數(shù)據(jù)分析服務現(xiàn)狀進行了綜述，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析服務是數(shù)據(jù)擁有者提供數(shù)據(jù)，服務提供商利用其數(shù)據(jù)分析技術(shù)和計算資源幫助用戶分析數(shù)據(jù)，在這種

22、模式下，數(shù)據(jù)擁有者需要支付高額的費用。 通過數(shù)據(jù)服務形式提供數(shù)據(jù)分析，存在兩種方式: 一種方式是對檢索結(jié)果進行分析，該方法需要將分析對象數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)服務從存儲系統(tǒng)中取出傳輸給用戶端，用戶再進行分析。這種方式進行分析所花費的時間是查詢執(zhí)行時間、數(shù)據(jù)組裝時間、傳輸時間和數(shù)據(jù)分析執(zhí)行時間的總和。很顯然，這種方式代價依然很高。 另一種方式是不取出數(shù)據(jù)，直接構(gòu)建分析型數(shù)據(jù)服務。用戶提交分析請求，數(shù)據(jù)服務接口將分析請求分解成多個子請求，派發(fā)給多個分析型數(shù)據(jù)服務，將每個子分析請求針對相應的數(shù)據(jù)源執(zhí)行分析任務，分析結(jié)果在數(shù)據(jù)服務接口處匯總組裝，返回給用戶。此種方式將計算后置，用戶只需要提交分析請求，并等待分析

23、結(jié)果，而免去了將大量分析對象數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。3.2.3大數(shù)據(jù)可視化 諸多成熟的開源可視化組件庫和圖表組件庫都為大數(shù)據(jù)可視化服務提供了便利。針對用戶對數(shù)據(jù)可視化的需求，充分利用現(xiàn)有可視化組件庫，為用戶提供可視化腳本的方式實現(xiàn)可視化服務，是大數(shù)據(jù)可視化服務研究的目標。大數(shù)據(jù)可視化服務的腳本目前支持常用的D3.js和Fusioncharts圖表庫兩種，鑒于部分用戶可能對某類腳本較為熟悉，用戶在可視化請求階段可以指明所需輸出的腳本類型。 數(shù)據(jù)可視化的前提是給定要進行可視化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有可能是用戶檢索的結(jié)果，有可能是分析的結(jié)果。這樣，大數(shù)據(jù)的可視化請求的處理流程可概述為，先執(zhí)行大數(shù)據(jù)檢索服務或者大數(shù)據(jù)

24、分析服務，再將其結(jié)果數(shù)據(jù)輸入到可視化型數(shù)據(jù)服務中，最后輸出可視化腳本或包含可視化腳本的網(wǎng)頁腳本。3.3 數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)流挖掘 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是一個涉及數(shù)據(jù)庫、機器學習、統(tǒng)計學、神經(jīng)網(wǎng)絡、高性能計算和數(shù)據(jù)可視化的多學科領域，是計算機模仿人類學習機理和方法，利用數(shù)據(jù)自動獲取知識的一種技術(shù)。 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要分為如下幾個分支:分類、聚類、關聯(lián)規(guī)則挖掘、序列模式挖掘等。 聚類：將物理或抽象對象的集合分成相似的對象類的過程稱為聚類。更形式化的一個描述方法是:聚類分析就是按照某種相似性度量方法對對象進行分組，使得各組內(nèi)的相似度高，而組間的相似度低。 分類：首先根據(jù)已知類別的一些樣本進行學習，得到一個分類的規(guī)

25、則或者說是模型，然后利用學習得到的模型對另外一些類別未知其他屬性值已知的樣本進行類別的判斷或者預測。 關聯(lián)規(guī)則挖掘算法的基本概念包括兩個方面的內(nèi)容:項以及項集，其中項是基本單元，用來表示實際環(huán)境中的單個具體事物，例如在超市購買的物品;項集是由一個或者多個項組成的集合，表示的是具體的一次事務，例如顧客的一次購買行為，在項集內(nèi)部，項與項之間不存在次序關系。 序列模式的組成包括3方面的內(nèi)容:序列、事件(事務或者項集)以及項，它們?nèi)咧g的關系是序列是由一個或者多個事件組成的，而事件是由一個或者多個項組成的;在組成序列的事件中，事件與事件之間存在著先后時間關系，而在組成事件的項中，項與項之間不存在先后

26、時間關系。4 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)4.1智能電網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的關系 智能電網(wǎng)就是將信息技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和原有輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，具有提高能源效率、提高供電安全性、減少環(huán)境影響、提高供電可靠性、減少輸電網(wǎng)電能損耗等優(yōu)點。智能電網(wǎng)的理念是通過獲取更多的用戶如何用電、怎樣用電的信息，來優(yōu)化電的生產(chǎn)、分配及消耗，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡、通信和信息技術(shù)進行信息海量交互，來實現(xiàn)電網(wǎng)設備間信息交換，并白動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動化控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能，因此相關研究者指出:可以抽象的認為，智能電網(wǎng)就是大數(shù)據(jù)這個概念

27、在電力行業(yè)中的應用。 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集成管理技術(shù)，包含關系型和非關系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)融合和集成技術(shù)、數(shù)據(jù)抽取技術(shù)、過濾技術(shù)和數(shù)據(jù)清洗等。大數(shù)據(jù)的一個重要特點就是多樣性，這就意味著數(shù)據(jù)來源極其廣泛，數(shù)據(jù)類型極為繁雜，這種復雜的數(shù)據(jù)環(huán)境給大數(shù)據(jù)的處理帶來極大的挑戰(zhàn)，要想處理大數(shù)據(jù)，首先必須對數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行抽取和集成，從中提取出實體和關系，經(jīng)過關聯(lián)和聚合之后采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)集成和提取時需要對數(shù)據(jù)進行清洗，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量及可靠性。4.2智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的形成 隨著電力信息化的推進和智能變電站、智能電表、實時監(jiān)測系統(tǒng)、現(xiàn)場移動檢修系統(tǒng)、測控一體化系統(tǒng)以及一大批服務于各個專業(yè)的信息管

28、理系統(tǒng)的建設和應用，數(shù)據(jù)的規(guī)模和種類快速增長，這些數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。4.2.1發(fā)電側(cè)數(shù)據(jù) 通過建立各生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通，依靠不同種類生產(chǎn)系統(tǒng)，對傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)和清潔能源發(fā)電企業(yè)都會給與數(shù)據(jù)層面的決策性預測。在基礎數(shù)據(jù)不斷積累的前提下，分析電廠或發(fā)電設備周圍環(huán)境變化和氣候變化，掌握不同時期煤炭儲備量和煤炭消耗量的關系。都可對于全國范圍的季節(jié)性來水與機組負荷下降等因素影響的機組停備工作進行有效預測和數(shù)據(jù)支持。通過大數(shù)據(jù)分析決策能力，提供生產(chǎn)設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，開展機組停備檢修工作，加強設備管理，強化員工培訓4.2.2輸變電側(cè)隨著同步相量監(jiān)測系統(tǒng)(Phasor Measurement Unit ，

29、PMU)的大規(guī)模使用，輸變電網(wǎng)能更全面的了解電網(wǎng)運行暫態(tài)的變化，以便更實時的控制電網(wǎng)運行。PM U采樣頻率非常高。一個PMU設備一天可收集6千萬個數(shù)據(jù)點，數(shù)據(jù)量約0. 6 GB，實際應用中，大面積的部署將產(chǎn)生TB級的數(shù)據(jù)。4.2.3 電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù) 隨著智能電網(wǎng)的建設，調(diào)度環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)主要包括以下幾類：1）基礎數(shù)據(jù)。描述電力設備固有屬性的數(shù)據(jù)及相關參數(shù)、定值，包括一次設備、二次設備、自動化設備、通信設備等；2）電網(wǎng)實時量測類數(shù)據(jù)。智能電網(wǎng)量測系統(tǒng)是智能電網(wǎng)實現(xiàn)的基礎，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的采集功能，現(xiàn)有的量測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA,WAMS和高級測量體系(Advanced Metering

30、Infrastructure，AMI)3類；3)電網(wǎng)準實時應用類數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)由調(diào)度自動化系統(tǒng)生成或人工輸人的數(shù)據(jù)組成，包括預測計劃類數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)和監(jiān)控預警類數(shù)據(jù)。預測計劃類數(shù)據(jù)主要有負荷預測、發(fā)電計劃、檢修計劃、水電計劃、機組組合等，周期為小時、天、月、年。監(jiān)控與預警類數(shù)據(jù)是在異?；蚬收锨闆r下產(chǎn)生的，包括大量告警信息，如各種保護信號、跳閘、SOE、過載等不斷涌人調(diào)度中心的信息，以及不斷的語音告警和事故推畫面等，數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式地增長，另外，隨著無人值守變電站的推廣，還有大量視頻監(jiān)視與語音數(shù)據(jù)。4.2.4 配電側(cè)數(shù)據(jù) 主動配電網(wǎng)中含有大量分布式電源與柔性負荷，網(wǎng)絡規(guī)模大并且結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)實際運

31、行過程中通常表現(xiàn)出強互動、多藕合、高隨機的典型特征，運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣、來源復雜，時間尺度不統(tǒng)一、空間尺度各異，具有典型的“4V”特征，即規(guī)模大( volume)、類型多(variety、價值密度低(value)和變化快(velocity )。其中，主要數(shù)據(jù)類型包含配電網(wǎng)運行拓撲結(jié)構(gòu)信息，分布式電源狀態(tài)監(jiān)測信息、相關區(qū)域氣象信息、電動汽車運行信息、設備狀態(tài)監(jiān)測信息、配電自動化信息以及用戶營銷信息等，保守估計一個中等規(guī)模配電網(wǎng)每年將產(chǎn)生上百TB的數(shù)據(jù)。然而配電網(wǎng)目前缺乏大數(shù)據(jù)分析與處理相關技術(shù)，未能充分利用所獲取的海量數(shù)據(jù)提升系統(tǒng)運行水平與效率。因此，對主動配電網(wǎng)中海量數(shù)據(jù)提供有效的存

32、儲和索引機制，建立高效且符合配電網(wǎng)主動管理運行需求的數(shù)據(jù)處理平臺，從而準確預測和評估配電網(wǎng)運行狀態(tài)，進而構(gòu)建高效的主動配電網(wǎng)能量調(diào)度體系，可靠的主動控制與保護策略以及相關優(yōu)化對策措施。4.2.5用電側(cè) 與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)下用戶與供電公司雙向互動，并參與到電力系統(tǒng)的運行和管理中。利用智能電表，電力公司可以實時了解用戶用電情況，并實時通知用戶用電成本、實時電價、電網(wǎng)狀態(tài)、計劃停電等信息。目前，智能電表可每隔510 min向電網(wǎng)發(fā)送實時用電信息。例如法國電力公司所部屬的3 500萬個智能電表，每月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)超過300 TB 。4.3智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分類與特點 根據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同，可以將智能電網(wǎng)大

33、數(shù)據(jù)分為兩大類:一類是電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù);另一類是外部數(shù)據(jù)。內(nèi)部數(shù)據(jù)來自用電信息采集系統(tǒng)(collection system information CIS)、營銷系統(tǒng)、廣域監(jiān)測系統(tǒng)(wide area measurement system WAMS)，配電管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(production management system, PMS)、能量管理系統(tǒng)(energy management system, EMS)、設備檢測和監(jiān)測系統(tǒng)、客戶服務系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)來白電動汽車充換電管理系統(tǒng)、氣象信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(geographic information system

34、 GIS)、公共服務部門、互聯(lián)網(wǎng)等這些數(shù)據(jù)分散放置在不同地方，由不同單位部門管理，具有分散放置、分布管理的特性。 綜合各種對大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征描述，考慮到智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征可歸結(jié)為如下幾點:（1）數(shù)據(jù)來白分散放置分布管理的數(shù)據(jù)源; （2）數(shù)據(jù)量大、維度多、數(shù)據(jù)種類多; （3）對公司、用戶和社會經(jīng)濟均有巨大的價值; （4）數(shù)據(jù)之問存在著復雜關系需要挖掘，且大多數(shù)情況下有實時性要求。4.4 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘 大數(shù)據(jù)技術(shù)的根本驅(qū)動力是將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分析為信息，將信息提煉為知識，以知識促成決策和行動。借助電力大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)可以從電力系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)中找出潛在的模態(tài)

35、與規(guī)律，為決策人員提供決策支持。麥肯錫認為可用于大數(shù)據(jù)分析的關鍵技術(shù)源于統(tǒng)計學和計算機科學等學科，包含關聯(lián)分析、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡、時問序列預測模型、遺傳算法等多種不同的方法。4.5電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù) 電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)包括可視化技術(shù)、空問信息流展示技術(shù)、歷史流展示技術(shù)等?？梢暬夹g(shù)、空問信息流展示技術(shù)、歷史流展示技術(shù)從3個不同的方面診釋了電力大數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)的豐富內(nèi)涵。借助電力大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)可幫助管理人員更直觀、準確地理解電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)表達的意義，了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 可視化技術(shù)廣泛應用于電網(wǎng)狀態(tài)的實時監(jiān)控，顯著提高了電力系統(tǒng)的自動化水平。未來電力系統(tǒng)可

36、視化還可結(jié)合復雜網(wǎng)絡中的相關理論在電網(wǎng)自動分層分區(qū)、自動布點等方面展開深入研究，發(fā)掘電網(wǎng)更深層次的規(guī)律和聯(lián)系。 空間信息流展示技術(shù)主要體現(xiàn)在電網(wǎng)參數(shù)與已有地理信息系統(tǒng)的結(jié)合上，包含變電站三維展示、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)。將電力配電設備管理與地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合起來，有利于電網(wǎng)管理人員直觀地了解設備情況，從而為其決策提供最新的地理信息。在變電站工程設計中用空問信息流展示技術(shù)可以節(jié)約時問、資源、成本，為電力企業(yè)帶來巨大的效益。 歷史流展示技術(shù)體現(xiàn)在對電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)的管理與展示上。在電力系統(tǒng)中，深層次的應用分析往往以歷史數(shù)據(jù)為基礎。對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的規(guī)劃數(shù)據(jù)和負荷預測數(shù)據(jù)，通過歷史流展示技術(shù)，可

37、以繪制出數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢并預測出未來的數(shù)據(jù)走勢；通過歷史流回放展示技術(shù)，可以模擬歷史重大事件發(fā)生、演變，挖掘歷史事件潛在的知識與規(guī)律。4.6 智能電網(wǎng)和大數(shù)據(jù)結(jié)合產(chǎn)生的相關效益（1） IBM大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源接入中的應用。 在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，隨著新能源大量接入，打破了相對靜態(tài)的傳統(tǒng)電力生產(chǎn)，使得電力生產(chǎn)的管理和計量變得日趨復雜。大數(shù)據(jù)技術(shù)能為電力企業(yè)做出更好的預測。 丹麥的維斯塔斯風力技術(shù)集團，通過在世界上最大的超級計算機上部署IBM大數(shù)據(jù)解決方案，得以通過分析包括PB量級氣象報告、潮汐相位、地理空問、衛(wèi)星圖像等結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化了風力渦輪機布局，提高風電發(fā)電效率。 IBM公司針

38、對風電企業(yè)在風電場微觀選址中面臨的挑戰(zhàn)，提出基于高精度數(shù)值天氣預報的微觀選址解決方案，來解決風資源捕捉利用的最大化問題和風機維護成本的最小化問題。（2）大數(shù)據(jù)技術(shù)在風電機組安全狀態(tài)評估中的應用。 風電機組運行環(huán)境非常惡劣，受雷雨、鹽霧、冰雪等因素的影響。采用基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的風電機組安全經(jīng)濟運行狀態(tài)綜合評估系統(tǒng)，監(jiān)測零部件磨損、疲勞等原因引起的狀態(tài)變化信息，并由此識別和預測風電機組設備或者零部件的故障，提高機組的運行安全性，避免早發(fā)故障導致的更為嚴重的故障，并降低運維費用。（3）大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)災難預警中的應用。 隨著電網(wǎng)日益增加的復雜性和不斷變化的白然環(huán)境，電力系統(tǒng)中的災難性連鎖事故頻繁發(fā)

39、生，這些災難性連鎖事故大多數(shù)始于系統(tǒng)某個元件故障。大規(guī)模停電事故初期往往是少量元件相繼故障，在事故擴大階段則與電力系統(tǒng)中的脆弱環(huán)節(jié)有緊密的聯(lián)系，因此從整體預防的角度出發(fā)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)辨識電力網(wǎng)絡中的脆弱環(huán)節(jié)對提高電力系統(tǒng)的可靠性，降低大規(guī)模停電事故的發(fā)生概率有重要意義。（4）電力大數(shù)據(jù)可視化的應用 美國Space-Time是一家提供新一代地理空問和可視化解決方案的創(chuàng)業(yè)公司，2011年，Space-Time為美國加州獨立系統(tǒng)運營商設計了一套可以實時監(jiān)控電力傳輸系統(tǒng)能源基礎設施的可視化軟件Space-Time Insight ，該可視化系統(tǒng)通過控制室中的一個80英寸的顯示屏，在地圖上實時展示長達

40、25 000 km的輸電線路狀況，工作人員一旦發(fā)現(xiàn)一個地區(qū)出現(xiàn)了問題，就可以根據(jù)該地區(qū)問題的嚴重性和臨近地區(qū)的反應來做出決策。不僅簡化了日常運營復雜度，還在盡可能降低影響的情況卜解決問題。這種大數(shù)據(jù)可視化實踐對中國的電力大數(shù)據(jù)分析展示乃至整個能源相關行業(yè)都具有巨大的參考價值。5 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)相關文獻智能電網(wǎng)相關文獻（20052015）有7447篇大數(shù)據(jù)相關文獻（20052015）有18540篇智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)相關文獻（20082015）有129篇圖1 智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)近十年相關文獻條形圖論文發(fā)表時間20052006200720082009201020112012201320142015智能電網(wǎng)1324254362514081337112411471091651大數(shù)據(jù)28252128283697702344875066968智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)0001561920232929表1 智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)近十年相關文獻數(shù)量大數(shù)據(jù)應用1 電子商務 隨著電子商務的迅速發(fā)展，淘寶所積累的龐大數(shù)據(jù)、所面對的大量復雜用戶需求，客觀要求采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行分析和處理，這主要包括在線分析和離線分析兩種。在線分析對相應時問的要求比較高(通常不超過若干秒)，通過構(gòu)建在云計算平臺上的NoSQL系統(tǒng)(例如Hadoop上的HBase)，實現(xiàn)了更好地開源、降低成本、易于擴展等效果，而且能夠?qū)崟r處理數(shù)千萬甚