本文档属于类型b:一篇探讨大能源思维与大数据思维融合的学术研究论文,由薛禹胜和赖业宁(南瑞集团公司(国网电力科学研究院))合作完成,发表于2016年1月的期刊《电力系统自动化》(第40卷第1期)。文章的核心主题是电力大数据如何在大能源系统背景下实现信息能源系统的融合与创新。以下是论文的主要观点及分析:
作者指出,大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程的枢纽环节,旨在推动上游一次能源的清洁替代和下游终端能源的电能替代。而大数据思维则将数据资源从处理对象升级为生产要素。两者的融合能够通过多源异构数据的整合(如广域时间尺度数据、非结构化数据等),支撑能源系统的互联、互动和智能化发展。例如,电力大数据可通过分析气象、用户行为等非传统数据,优化可再生能源并网和需求响应。
支持论据:
1. 引用全球能源战略趋势(如美国智能电网计划)说明电力系统需扩展至非电能源领域;
2. 以智能电网数据为例(如SCADA系统每年产生TB级数据),论证传统电力数据已无法满足跨领域协同需求;
3. 提出信息能源系统(Cyber-Physical Energy System)概念,强调需打破电力系统与通信系统间的“藩篱”。
电力大数据兼具大数据共性(如4V特性:Volume、Variety、Velocity、Value)和行业特殊性。其数据类型包括:
1. 因果型数据(基于数学模型,如电力暂态仿真);
2. 统计型数据(无明确因果,如用户用电行为分析);
3. 博弈型数据(市场参与者行为,如需求响应竞价)。
支持论据:
- 结构化与非结构化数据的比例变化(80%企业数据为非结构化);
- 以广域相量测量单元(PMU)为例,说明高实时性数据的处理挑战(每年495TB数据量);
- 分类维度扩展至业务领域(规划运行、企业运营)和时间维度(历史数据、实时数据)。
作者分析了大数据技术从数据采集到应用的六大挑战:
1. 采集与集成:多源异构数据(如气象、交通)的实时性和空间标记需求;
2. 存储:分布式存储与压缩技术的平衡(如内存数据库用于实时数据);
3. 分析:高维时空数据的模式识别(如风电效率与气象数据的关联分析);
4. 易用性:可视化与元数据管理难题;
5. 安全性:广域数据防攻击与隐私保护矛盾;
6. 应用:需与企业实际需求结合(如反窃电、资产寿命管理)。
支持论据:
- 以2003年美加大停电为例,指出SCADA系统因安全漏洞导致的数据失效;
- 提出“沙盘推演”模式,通过混合仿真(数学模型+多代理模型)提升决策科学性。
作者呼吁构建统一的大数据平台,整合因果型、统计型与博弈型数据,实现以下功能:
1. 多源数据即插即用(如PMU与仿真数据融合);
2. 跨领域知识挖掘(如电力与一次能源的交互分析);
3. 适应极端事件(如台风路径预测与电网故障关联)。
支持论据:
- 指出当前智能电网的局限性(如专用通信网无法支持用户广泛互动);
- 强调互联网数据(如社交媒体、政策法规)对能源经济性优化的潜力。
亮点:
- 提出“统计意义优先于数据规模”的创新观点,反对机械设定TB级阈值;
- 强调多代理模型(Multi-Agent Model)在博弈行为模拟中的突破性作用。
这篇论文为能源与信息技术的交叉研究提供了重要理论基础,尤其对智能电网向综合能源系统的演进具有指导意义。