大數(shù)據(jù)背景下用戶側(cè)用電數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)的應用

林成 宋偉杰 廖志戈 周雅怡

摘? 要：隨著能源互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、新型傳感技術(shù)的持續(xù)推進，電力用戶側(cè)用電數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級劇增、交互性增大、異構(gòu)性增強的情況，逐漸構(gòu)成了用戶側(cè)用電行為大數(shù)據(jù)。然而目前對電力領(lǐng)域的數(shù)據(jù)價值挖掘僅限于電網(wǎng)內(nèi)部和電源端，用戶側(cè)龐大且蘊含豐富價值的電力數(shù)據(jù)而未能得到很好利用。文章主要是在用戶側(cè)用電行為大數(shù)據(jù)的基礎上，對用戶側(cè)電力數(shù)據(jù)價值在電力系統(tǒng)中的應用和發(fā)展進行更加深入分析。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);電力系統(tǒng);用電數(shù)據(jù)

中圖分類號：TM727? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0167-02

Abstract： With the continuous advancement of the Energy Internet， Internet Plus， and new sensor technologies， power consumption data on the power user side has shown an exponential increase， increased interactivity， and increased heterogeneity， gradually forming big data on the user side power consumption. However， the current data value mining in the electric power field is limited to the inside of the power grid and the power supply side， and the huge and rich value of electric power data on the user side has not been well utilized. This paper mainly analyzes the application and development of user-side power data value in power system on the basis of big data of user-side power consumption behavior.

Keywords： big data; power system; electricity consumption data

1 概述

在信息化不斷發(fā)展的環(huán)境下，工業(yè)企業(yè)將信息化作為其夯實工業(yè)化的基礎，現(xiàn)如今信息技術(shù)已經(jīng)滲透到工業(yè)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)。如何充分挖掘用戶側(cè)用電行為數(shù)據(jù)潛在價值，不斷打造信息化環(huán)境下的新型能力，形成可持續(xù)競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展、智能發(fā)展和綠色發(fā)展的過程，成為時下的熱點。大數(shù)據(jù)所代表的不僅僅是重要的技術(shù)變革，而且是戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源，大數(shù)據(jù)服務業(yè)已成為前景廣闊的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)[1]。

電網(wǎng)作為大數(shù)據(jù)技術(shù)應用和發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)中的應用眾多，涉及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、節(jié)能經(jīng)濟調(diào)度、供電可靠性、經(jīng)濟社會發(fā)展分析等諸多方面。但是目前對電力領(lǐng)域的數(shù)據(jù)價值挖掘都僅僅限于電網(wǎng)內(nèi)部和電源端，用戶側(cè)的用電數(shù)據(jù)沒有得到很好利用，而用戶側(cè)的電力數(shù)據(jù)龐大、所含信息量豐富，蘊含豐富的商業(yè)價值。因此用戶側(cè)電力數(shù)據(jù)價值的挖掘已迫在眉睫[2]。

2 用戶側(cè)大數(shù)據(jù)運用的基本特征

2.1 數(shù)據(jù)量規(guī)模龐大

隨著電力系統(tǒng)智能化深度的不斷增加，運行環(huán)境復雜程度加深，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求愈發(fā)嚴格。因此，電力企業(yè)在運營過程中，通常會在用戶側(cè)及電能輸送過程中設置數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)采集點，而每一個數(shù)據(jù)采集點所采集的數(shù)據(jù)量非常龐大，除此之外，電力企業(yè)還保存著用戶側(cè)用電行為的歷史數(shù)據(jù)。用戶側(cè)的電力數(shù)據(jù)龐大、所含信息量非常豐富，蘊含著大量的商業(yè)價值[3]。

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型多

目前工業(yè)企業(yè)的自動化生產(chǎn)運營不斷向前推進，與此同時需要各類型的傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù)以此來保證生產(chǎn)正常運行。在運行的各個環(huán)節(jié)都存在著大量有用的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲和處理的過程中形成了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)的交互性

能源互聯(lián)與智能電網(wǎng)不僅僅是各用戶側(cè)物理互聯(lián)，其重要的特征在于資源共享，數(shù)據(jù)交互。各用戶側(cè)用電行為數(shù)據(jù)交互，各數(shù)據(jù)資源相互共享。若將這些交互性數(shù)據(jù)進行深度融合分析，挖掘其中的數(shù)據(jù)價值，必定可以加快推進工業(yè)企業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”方向發(fā)展。

3 用戶側(cè)大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)中的應用

3.1 節(jié)能降耗智能用電

工業(yè)企業(yè)用電量約占全社會用電量近八成，且工業(yè)企業(yè)中的高耗能行業(yè)的比例仍然比較高[4]。工業(yè)企業(yè)在追求效率的同時忽視了用電設備的損耗，節(jié)能裝置設備投入較少且由于極少維護存在可靠性差等問題，造成了工業(yè)企業(yè)消耗大量不必要的電能。通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對工業(yè)企業(yè)用電行為進行分析，研究力圖指導企業(yè)在兼顧經(jīng)濟性和安全性的前提下選擇科學的電費標準并制定最優(yōu)的用電策略，是實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)用電節(jié)能，提高電能的利用率，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。用電需求預測是工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟運行的前提，但工業(yè)企業(yè)的用電需求預測與電網(wǎng)的傳統(tǒng)負荷預測不同。以往電力系統(tǒng)的負荷預測僅從電網(wǎng)角度，預測區(qū)域范圍內(nèi)未來用電量，以期安排發(fā)電廠的生產(chǎn)計劃，導致用戶用電行為的隨機和無序等負面效應?？蓮钠髽I(yè)用戶角度出發(fā)，基于大數(shù)據(jù)分析下的工業(yè)企業(yè)用電需求預測技術(shù)，進一步建立需求側(cè)響應體系，實現(xiàn)用戶與電力系統(tǒng)雙向互動，最終達到削減尖峰負荷、引導企業(yè)經(jīng)濟智慧用電及緩解電力供需矛盾的效果，而且能實現(xiàn)我國智能用電，加快建設數(shù)字中國，更好地服務我國經(jīng)濟社會發(fā)展。

3.2 防患未然安全用電

工業(yè)企業(yè)用電設備繁多、額定功率大、持續(xù)時間長，并且對用電情況缺乏監(jiān)測，對配電設備和線路的過載、過流、過熱情況無法及時了解。只有當設備損壞或造成安全事故時才后知后覺。電網(wǎng)的電壓、頻率的不穩(wěn)定以及波形的畸變將會對負荷側(cè)的用電設備運行產(chǎn)生不良影響：根據(jù)不完全統(tǒng)計，在數(shù)據(jù)化領(lǐng)域46%的終端出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和85%的服務器出現(xiàn)宕機均和電壓的跌落有直接的關(guān)系?？衫么髷?shù)據(jù)和現(xiàn)代智能通信技術(shù)，線下安裝多回路采集模塊實現(xiàn)企業(yè)的總體用電情況及重點用電分路的監(jiān)測。在不影響工業(yè)企業(yè)正常運行的情況下，采集用電設備的有功功率、無功功率等相關(guān)電能參數(shù)。利用局域網(wǎng)將各個區(qū)域的監(jiān)測點數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芫W(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)整合數(shù)據(jù)后上傳至平臺，平臺接收各項實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)用電的實時在線分類和分項，便于管理部門進行有效的監(jiān)控與管理。所監(jiān)測的參數(shù)超過系統(tǒng)設置的閾值時發(fā)出告警信息，實現(xiàn)對已有故障的實時分級告警，對告警信息的監(jiān)測分析可有效杜絕事故隱患，降低事故發(fā)生率，減少企業(yè)損失;并對諸如變壓器過載、電壓越限、電流越限、三相電壓電流不平衡越限等非故障卻有潛在危險情形提前預警，且提示故障位置和故障類型，以便企業(yè)采取及時有效的應對措施，從而保證正常的生產(chǎn)活動，延長設備的使用壽命。

3.3 雙向互動緩解矛盾

智能電網(wǎng)時代，鼓勵工業(yè)企業(yè)和電網(wǎng)之間進行數(shù)據(jù)共享、智能互動，積極參與到電網(wǎng)的運行和建設當中。智能電表所代表的儀表監(jiān)控雖然能在一定程度上監(jiān)測和反映當時的用電情況，但對實現(xiàn)企業(yè)用電數(shù)據(jù)的規(guī)模化存儲、分類、整合、分析尚有不足，使得企業(yè)難以深入到精細化用電管理的層面。采用大數(shù)據(jù)分析，基于每日、每月尖峰平谷四時段用電量占比，評估尖、峰時段用電量占比是否過高，提供節(jié)能技術(shù)改造方案，使得企業(yè)在日常生產(chǎn)中能科學地調(diào)控大功率負荷啟動時間及順序以降低企業(yè)用電成本;并基于每月統(tǒng)計的功率因數(shù)分析其是否達到合格的門限值，并對功率因數(shù)不合格情況進行改善以降低電能損耗;對用戶用電結(jié)構(gòu)進行分析計算以制定企業(yè)用電的改造方案。通過電力需求側(cè)的有效管理，可以降低城市尖峰負荷，在發(fā)電端不增加出力的情況下通過負荷端調(diào)節(jié)電網(wǎng)負荷高峰期的供需矛盾，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。因此可借助數(shù)據(jù)挖掘算法刻畫工企用電行為，構(gòu)建企業(yè)用電需求預測模型;建立需求側(cè)響應體系，實現(xiàn)用戶與電力系統(tǒng)雙向互動，根據(jù)企業(yè)負荷曲線指導用戶削峰填谷、錯峰運行，助推電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

在能源互聯(lián)，智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，實現(xiàn)精細、實時、快捷、豐富的用電服務和管理成為大勢所趨。研發(fā)集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算于一體的電力數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)供電智能化、網(wǎng)絡化、互動化和節(jié)能減排，是用電服務管理的發(fā)展方向。能助力工業(yè)企業(yè)長遠發(fā)展、有效促進智能電網(wǎng)深度發(fā)展，具有廣闊的實際應用前景，能夠產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效應。本文對用戶側(cè)電力大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)中的運用進行分析，力圖對工業(yè)企業(yè)的用電行為進行優(yōu)化以實現(xiàn)智能用電，加快建設數(shù)字中國，更好地服務我國經(jīng)濟社會發(fā)展。

參考文獻：

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[2]成婧穎.大數(shù)據(jù)分析在互聯(lián)電網(wǎng)中的應用探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（14）：190.

[3]陳永淑.大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應用[J].信息技術(shù)與信息化，2020（01）：43-45.

[4]秦睿，張世才，張順.高耗能企業(yè)電價承受能力分析及對策[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2013（06）：117-119.