維克托•邁爾•舍恩伯格曾在《大數(shù)據(jù)時(shí)代：生活、工作、思維的大變革》一書中前瞻性地指出[1],大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在變革我們的生活、工作和思維，大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型。作為正向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)能源行業(yè)，大數(shù)據(jù)及云計(jì)算時(shí)代的到來將為其發(fā)展注入新的活力，傳統(tǒng)能源行業(yè)即將發(fā)生革命性的變革。1電力大數(shù)據(jù)概述能源大數(shù)據(jù)理念是將電力、石油、燃?xì)獾饶茉搭I(lǐng)域數(shù)據(jù)及人口、地理、氣象等其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采集、處理、分析與應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)與思想[2]。

能源大數(shù)據(jù)不僅是大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源領(lǐng)域的深入應(yīng)用，也是能源生產(chǎn)、消費(fèi)及相關(guān)技術(shù)革命與大數(shù)據(jù)理念的深度融合，將加速推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展及商業(yè)模式創(chuàng)新。2013年3月中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)發(fā)布《中國(guó)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》[3]，將2013年定為“中國(guó)大數(shù)據(jù)元年”，掀起了電力大數(shù)據(jù)的研究熱潮。電力大數(shù)據(jù)主要來源于電力生產(chǎn)和電能使用的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，可大致分為三類：一是電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);二是電力企業(yè)營(yíng)銷數(shù)據(jù)，如交易電價(jià)、售電量、用電客戶等方面數(shù)據(jù);三是電力企業(yè)管理數(shù)據(jù)。電力大數(shù)據(jù)具有四個(gè)特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)體量大;(2)數(shù)據(jù)類型繁多;(3)價(jià)值密度低;(4)處理速度快[4]。通過使用智能電表等智能終端設(shè)備可采集整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，再對(duì)采集的電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的處理和分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控;進(jìn)一步地，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與電力系統(tǒng)模型，可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行診斷、優(yōu)化和預(yù)測(cè)，為電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行提供保障。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等信息新技術(shù)必將激活電力大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的價(jià)值，也必將釋放電力大數(shù)據(jù)的市場(chǎng)潛力。根據(jù)GTMResearch的研究分析，到2020年，全世界電力大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)市場(chǎng)將達(dá)到38億美元的規(guī)模，電力大數(shù)據(jù)的采集、管理、分析與服務(wù)行業(yè)將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

2國(guó)外電力能源數(shù)據(jù)應(yīng)用案例分析正是由于電力大數(shù)據(jù)誘人的市場(chǎng)前景，逐漸吸引眾多企業(yè)到此掘金。由于電力大數(shù)據(jù)管理將覆蓋電力的發(fā)、輸、配、用的各個(gè)環(huán)節(jié)，目前還不能建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，因此電力大數(shù)據(jù)管理企業(yè)均是結(jié)合自身所長(zhǎng)以挖掘電力大數(shù)據(jù)可能的入口。2.1AutoGrid——電力大數(shù)據(jù)服務(wù)的先行者AutoGrid于2011年成立于美國(guó)硅谷，是由前斯坦福大學(xué)智能電網(wǎng)研究室負(fù)責(zé)人AmitNarayan創(chuàng)辦。AutoGrid基于其能源數(shù)據(jù)平臺(tái)，為電力供應(yīng)商和消費(fèi)者提供各種規(guī)模的電力消耗預(yù)測(cè)，使用該預(yù)測(cè)來優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，并通過靈活的需求管理計(jì)劃實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。AutoGrid的核心為其能源數(shù)據(jù)云平臺(tái)——EnergyDataPlatform(EDP)。

AutoGrid的能源數(shù)據(jù)平臺(tái)EDP創(chuàng)造了電力系統(tǒng)的全面的、動(dòng)態(tài)的圖景，通過挖掘電網(wǎng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的財(cái)富，進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，并建立其使用模式，建立定價(jià)和消費(fèi)之間的相關(guān)性，并分析數(shù)以萬(wàn)計(jì)的變量之間的相互關(guān)系。通過該能源數(shù)據(jù)平臺(tái)EDP，公共事業(yè)單位可以提前預(yù)測(cè)數(shù)周，或只是分，秒的電量消耗。大型工業(yè)電力用戶可以優(yōu)化他們的生產(chǎn)計(jì)劃和作業(yè)，以避開用電高峰。需求響應(yīng)優(yōu)化及管理系統(tǒng)(DemandResponseOptimizationandManagementSystem-DROMS)為AutoGrid的需求響應(yīng)管理工具。

DROMS從智能電表、建筑管理系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)器和溫控器等設(shè)備獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)分析引擎，結(jié)合電力系統(tǒng)的模型，基于智能算法，分析計(jì)算對(duì)單一負(fù)荷的精確預(yù)測(cè)，在需求響應(yīng)要求產(chǎn)生之前介入，迅速生成針對(duì)某一需求響應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。AutoGrid的客戶覆蓋發(fā)電端、輸電端、配電端、用戶，可以幫助電網(wǎng)各端匹配電力供應(yīng)和需求，降低電網(wǎng)各端的成本。AutoGrid的能源數(shù)據(jù)云平臺(tái)EDP收集并處理其客戶接入智能電網(wǎng)的智能電表、建筑管理系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)器和溫控器等設(shè)備的數(shù)據(jù)，面向其用電客戶提供需求響應(yīng)優(yōu)化及管理系統(tǒng)DROMS，獲取能量消耗情況，預(yù)測(cè)用電量，結(jié)合電價(jià)信息實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)，生成需求側(cè)管理項(xiàng)目的分析報(bào)告，提升客戶全生命周期的價(jià)值收益;面向電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者提供DROMS，可提供需求響應(yīng)應(yīng)對(duì)策略，預(yù)測(cè)發(fā)電情況和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)負(fù)荷，預(yù)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行故障，改善客戶平均停電時(shí)間&系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，減少非技術(shù)性損失，降低運(yùn)營(yíng)成本。AutoGrid憑借其PB級(jí)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)能力，吸引了眾多公用事業(yè)公司和軟件產(chǎn)品公司與其進(jìn)行合作。通過向第三方開放其能源數(shù)據(jù)平臺(tái)EDP，AutoGrid正努力將其打造為能源行業(yè)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一公共平臺(tái)。該開放的能源數(shù)據(jù)平臺(tái)將使得能源“大數(shù)據(jù)”充分流動(dòng)，各公共事業(yè)公司依托該數(shù)據(jù)平臺(tái)開發(fā)滿足自己需求的第三方應(yīng)用。通過統(tǒng)一的能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)，AutoGrid將規(guī)范能源大數(shù)據(jù)的規(guī)范及協(xié)議，并將為能源大數(shù)據(jù)的發(fā)展注入新的推動(dòng)力。AutoGrid的收入主要來自于向采用其DROMS或其他服務(wù)的用戶收費(fèi)，主要有三種收費(fèi)模式：1)SaaS模式：用戶按照AutoGrid為其處理的數(shù)據(jù)量付費(fèi);2)共享收益模式：AutoGrid給客戶發(fā)送報(bào)告，客戶進(jìn)行需求響應(yīng)，與客戶分享收益;3)合作模式：給設(shè)備商提供軟件，向設(shè)備商收取License費(fèi)。未來的智能電網(wǎng)將是依托電力大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)的全景實(shí)時(shí)電網(wǎng)。AutoGrid作為電力大數(shù)據(jù)服務(wù)的先行者，其商業(yè)模式和發(fā)展思路將為國(guó)內(nèi)的電力大數(shù)據(jù)服務(wù)商和初創(chuàng)公司提供一定的參考。2.2Opower——通過電力消費(fèi)數(shù)據(jù)分析用戶用電行為Opower公司是于2007年創(chuàng)辦的一家家庭能源數(shù)據(jù)分析公司。

Opower與電力公司合作，搶占家庭消費(fèi)者“入口”，獲取家庭消費(fèi)者的能源使用數(shù)據(jù)，進(jìn)行消費(fèi)者用電行為分析，并為其提供節(jié)能減耗的方案，推動(dòng)節(jié)能的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。發(fā)電力賬單，是每個(gè)公用電力公司都需要做的一項(xiàng)工作，看似簡(jiǎn)單，但是其功能拓展往往被忽視。Opower公司利用其云數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合大數(shù)據(jù)方法和行為科學(xué)理論，為家庭用戶發(fā)出了一份個(gè)性化的、貼心的電力賬單。通過這份電力賬單，家庭的制冷、采暖、基礎(chǔ)負(fù)荷、其他各類用能等用電情況被分類列示，并將用電量跟上個(gè)月的進(jìn)行相比，其鮮亮的圖表呈現(xiàn)方式讓用戶對(duì)自己的耗能情況一目了然。電力賬單上除了有本戶用電數(shù)據(jù)的分析之外，還有相近區(qū)域內(nèi)最節(jié)能的那20%的用戶耗能數(shù)據(jù)——即所謂的鄰里能耗比較，緊接著它會(huì)據(jù)此提供建設(shè)性的節(jié)能方案。這就是Opower所標(biāo)榜的“行為科學(xué)理論”的結(jié)晶。

此外，Opower在用戶的交互方面，也做得貼心，生動(dòng)，到位。比如，用戶的節(jié)能效果非常理想，Opower提供的賬單上就會(huì)有一個(gè)高興的表情，告訴你它的態(tài)度;再比如，Opower會(huì)通過客戶端或郵件給客戶發(fā)送一些節(jié)能技巧信息。Opower公司通過自己的家庭能耗數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對(duì)由公用電力公司提供的家庭能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入地分析和挖掘，進(jìn)而為用戶提供一整套適合于其生活方式的節(jié)能建議。盡管Opower志在為用戶節(jié)能，但其自我定位是一家“公用事業(yè)云計(jì)算軟件提供商”，由此可知Opower公司的運(yùn)營(yíng)模式并非B2C模式(企業(yè)對(duì)終端消費(fèi)者)，而是B2B模式(企業(yè)對(duì)企業(yè))。Opower公司的服務(wù)對(duì)象是公用電力公司，而不是普通的家庭用戶。Opower公司為公用電力公司提供如下四種服務(wù)。這四類服務(wù)中，Opower既扮演數(shù)據(jù)收集整合的角色，也為客戶提供基于深入分析的有效性建議，而這四類服務(wù)都基于可擴(kuò)展的Hadoop大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。目前，Opower公司已經(jīng)簽下了來自北美、歐洲和亞洲9個(gè)國(guó)家的95家公用電力公司，能夠獲取約1.15億家庭的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，并據(jù)此提供節(jié)能方案。

打開Opower的網(wǎng)站，底端一行實(shí)時(shí)跳動(dòng)的數(shù)據(jù)格外醒目：Opower客戶已經(jīng)節(jié)省了XXX千瓦時(shí)電，減少了XXX磅二氧化碳，節(jié)約了XXX能源費(fèi)用。麻省理工學(xué)院研究員阿科特曾做過關(guān)于Opower對(duì)家庭用電量影響的研究，證實(shí)Opower的用電報(bào)告讓用戶的用電量減少了2%Opower的家庭能耗數(shù)據(jù)分析平臺(tái)是基于可擴(kuò)展的Hadoop大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)搭建，綜合利用計(jì)算機(jī)科學(xué)、行為科學(xué)和大數(shù)據(jù)科學(xué)理論。Opower從所服務(wù)的公用電力公司取得大量的家庭能耗數(shù)據(jù)，整合房齡信息、周邊天氣等數(shù)據(jù)，運(yùn)用自己的家庭能耗數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行用能分析，建立家庭耗能檔案，并與鄰里的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過綜合分析提出節(jié)能建議。Opower所提供的賬單上，除了分析本戶的能耗數(shù)據(jù)，還與相近區(qū)域內(nèi)最節(jié)能的那20%的用戶進(jìn)行耗能數(shù)據(jù)比較，這就是其所提供的電力賬單的亮點(diǎn)即"鄰里耗能比較"，這項(xiàng)比較是在"行為科學(xué)理論"的指導(dǎo)下進(jìn)行的。而結(jié)合了計(jì)算機(jī)科學(xué)，數(shù)據(jù)科學(xué)和行為科學(xué)的Opower，其模式對(duì)于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司的服務(wù)拓展也具有一定借鑒意義。國(guó)家電網(wǎng)微信服務(wù)號(hào)提供的電力賬單如下圖所示，僅有一堆數(shù)字，僵硬、不個(gè)性、不貼心。借鑒Opower的鄰里能耗比較，并結(jié)合“微信運(yùn)動(dòng)”的模式，國(guó)網(wǎng)公司可以將電力賬單引入社交元素，為用戶提交一份更個(gè)性化和貼心的電力賬單。

通過導(dǎo)入家庭能耗數(shù)據(jù)，將其置于微信龐大社交鏈中實(shí)現(xiàn)好友分享及排名。將電力賬單與社交相結(jié)合，朋友間這種家庭能耗的對(duì)比，一方面可以使力賬單服務(wù)更個(gè)性化，另一方面，也會(huì)激發(fā)人們進(jìn)行節(jié)能減耗。3電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用展望3.1應(yīng)用背景(1)能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)2011美國(guó)著名學(xué)者杰里米•里夫金在其著作《第三次工業(yè)革命》中，首次提出了能源互聯(lián)網(wǎng)(EnergyInternet)的愿景。如今，能源互聯(lián)網(wǎng)的概念已像起于青萍之末的風(fēng)，席卷全球!能源互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是通過能源互聯(lián)、信息互聯(lián)、能源與信息融合、構(gòu)建復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，其特征為可再生，分布式、開放、互聯(lián)與智能。而大數(shù)據(jù)應(yīng)用是其重要一環(huán)。(2)《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》國(guó)務(wù)院日前印發(fā)的《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”專項(xiàng)中指出，““推進(jìn)能源生產(chǎn)智能化”，“鼓勵(lì)能源企業(yè)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、電能負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘與預(yù)測(cè)，開展精準(zhǔn)調(diào)度、故障判斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)，提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平”。(3)“國(guó)際能源變革論壇”蘇州宣言2015年11月5-7日，國(guó)家能源局，江蘇省政府和國(guó)際能源署在蘇州舉辦了“國(guó)際能源變革論壇”，并聯(lián)合發(fā)表了《蘇州宣言》。宣言中提到“探索能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)能源變革的作用，推進(jìn)兩者之間的協(xié)同發(fā)展，對(duì)能源大數(shù)據(jù)的管理與利用進(jìn)行前瞻性研究”。3.2應(yīng)用模式對(duì)于電力領(lǐng)域來說，要實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的數(shù)字化和智能化，就需要利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)、遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、通信技術(shù)等，建立起一套高效、穩(wěn)定的電力大數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、管理、分析與服務(wù)系統(tǒng)，從而為電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行提供保障。并且在大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)的支撐下，電能雙向傳輸才能更有針對(duì)性，形成供需的動(dòng)態(tài)平衡。可以根據(jù)數(shù)據(jù)來源，將電力大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分成用戶管理系統(tǒng)、電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng);

相應(yīng)地，電力大數(shù)據(jù)也有三種商業(yè)模式可以挖掘，即智能化節(jié)能產(chǎn)品、電力大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和優(yōu)化需求側(cè)響應(yīng)。以上介紹的案例，Opower側(cè)重于用戶端管理，而AutoGrid側(cè)重于企業(yè)級(jí)管理。3.3大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架Apache基金會(huì)開源技術(shù)通用的大數(shù)據(jù)平臺(tái)整體架構(gòu)如圖。該架構(gòu)具有較好的通用性，適用于電力企業(yè)大數(shù)據(jù)的規(guī)劃，其主要思想是利用基于Hadoop文件系統(tǒng)的分布式文件處理系統(tǒng)作為大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)框架，利用基于分布式計(jì)算技術(shù)作為大數(shù)據(jù)的處理框架[5]。3.4關(guān)鍵技術(shù)電力大數(shù)據(jù)的發(fā)展也需要一些關(guān)鍵技術(shù)的支撐，(1)大數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)技術(shù)：電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)帶來海量數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)問題。(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析及處理技術(shù)：在未來的電力系統(tǒng)環(huán)境中，從發(fā)電、輸變電環(huán)節(jié)，到用電環(huán)節(jié)，都需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，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)與規(guī)律，為決策人員提供決策支持。(3)大數(shù)據(jù)展示技術(shù)：包括可視化技術(shù)、空間信息流展示技術(shù)、歷史流展示技術(shù)等。

4結(jié)語(yǔ)在能源互聯(lián)網(wǎng)+新電改的背景下，在大數(shù)據(jù)+云計(jì)算的新時(shí)代，依托電力大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)將邁進(jìn)全景實(shí)時(shí)電網(wǎng)的時(shí)代。大數(shù)據(jù)必然會(huì)助力電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，成為電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)器。