電力大數據：一張電費繳費單可以告訴你很多事

電力大數據為電力行業的業務創新、智能化輔助決策、提升服務能力、增強市場競爭力、創新商業模式等方面的發展提供了無限想像空間。透過國網上海電科院電力大數據實驗室的研究，我們再次看到了大數據的應用潛力和對行業的影響力。

作者 |鄒大斌

來源 |《數字化轉型方略》

馬上就要進入高溫季，一年一度的用電高峰即將到來。每到這個時候就會聽到一些地方拉閘限電的消息，如何確保不拉閘限電是對電力部門的一個考驗，這需要電力部門及時做出預測，還要合理進行錯峰計劃安排，引導用戶自覺錯峰、避峰，提高電網的負荷率, 最大限度地發揮現有電力設備的供電能力。在以往，這是一個很困難的工作，高度依賴管理者智慧，但在大數據技術的幫助下，這件事情變得容易了許多。今天，基於過往的用電數據，結合天氣情況，利用大數據分析技術已經可以提前做出比較準確的預測，同時還會提出相關的電力調配建議，供決策者參考。

類似的大數據應用場景很多，比如，城市空置住房到底有多少，統計一下這個城市住房用電量就可以得到答案，哪些每個月用電很少的基本就是空置住房；同樣，一個城市的經濟活力到底怎麼樣，看看各個工廠的用電情況基本就能了解得八九不離十。

這些問題的答案都可以通過匯總一條條用戶用電數據、電力系統故障搶修單，結合氣象數據、經濟運行數據、電力部門生產管理數據、營銷數據、等各方數據，經過分析和挖掘之後得到，也正是電力行業正在做的大數據應用研究的主要內容，很多單位正在進行做，國家電網上海市電力公司電力科學研究院（以下簡稱國網上海電科院）就是其中之一。

致力於大數據研發，助力企業轉型

國網上海電科院電力大數據實驗室是專門為從事電力大數據的應用研究而成立的一個研究機構，由國網上海市電力公司、國網中國電力科學研究院、復旦大學、星環科技、上海騰天節能等多方共同組建。

實驗室的成立源於國家863計劃「智能配用電大數據應用關鍵技術」課題。2014年7月，上海電力公司聯合復旦大學、中國電科院等科研高校和科研院所組成了研發團隊，聯合申請國家863計劃「智能配用電大數據應用關鍵技術」課題，2015年5月獲國家科技部批准，整個項目研發周期是三年，電力大數據實驗室就是為開展該課題的研究而成立。

實驗室的主要任務是依託國家863課題「智能配用電大數據應用關鍵技術」，積極開展電力大數據實驗平台建設，以電力大數據的應用為核心，為電力大數據的系統集成、組件研發、模擬驗證、數據共享、示範應用等奠定技術和工程基礎。

「這個實驗室是由科研人員、一線生產人員和技術供應商共同組成，這種產、學、研、用多方構成的有利於保證課題研究的成功。」 電力大數據實驗室負責人、國家電網上海市電力公司電力科學研究院電網技術中心書記田英傑表示。

該實驗室成立的另一個背景是，國家電網公司正在大力推動企業轉型，通過電力大數據的應用，有利於推動國家電網公司向「三型兩網」企業發展。因為國家電網公司要向「樞紐型企業」轉型發展，需要通過電力大數據、移動通信傳輸、智能優化等技術的有效應用，實現發電側、需求側與電網公司的能源流、信息流有效溝通。

搭建大數據平台

大數據分析，數據是關鍵。而國網上海市電力公司經過過去30多年信息化的建設，積累了大量的生產、運行、銷售和管理方面的數據。這為大數據的應用研究奠定了很好的基礎。

初步統計，到2018年底，國網上海市電力公司的結構化數據累計達數十TB，非結構化和半結構化數據達數百TB，這些數據每年還在以30%以上的複合增長率快速增長。今年，國網又提出了泛在電力物聯網的建設，數據將呈爆發性增長。

「這些數據來源於電網內的各種信息系統，包括用電信息採集系統、負荷控制系統、營銷應用系統、調度自動化系統、配電自動化系統、生產管理系統和電能質量監測系統等，這些數據與氣象數據和上海社會經濟數據等外部數據一起為我們開展電力大數據的研發提供了一個很好的數據基礎。」 田英傑介紹。

針對這些數據，實驗室搭建了一個以分散式計算以分散式計算集群為核心、高性能計算集群為輔助的混合併行計算的大數據硬體集群，包括集群管理伺服器節點、數據伺服器節點和高性能計算伺服器節點以及GPU計算伺服器組成，可支持分散式和高性能的混合處理；配置了SAS SATA SSD存儲1PB以上，可支持不同需求的梯級存儲。這一配置可滿足電力大數據的應用需要。

在軟體配置方面，實驗室採用了星環信息科技有限公司的大數據平台，擁有Inceptor SQL引擎，支持完整的SQL語法，可降低應用開發難度；支持聚類、回歸等通用演算法和機器學習演算法的調用，開發了面向電力應用演算法的組件；基於Hyperbase列式資料庫，開發了多種索引技術的組件，可實現範圍查詢、模糊查詢等高速反饋；支持流式數據的實時處理；通過對數據進行行列安全控制，實現與Oracle一致的安全管理體系。

「當初，我們在大數據平台的選型上也做了很多的調研和比選。星環科技提供了很多易用的工具包，他們還能夠提供支持為我們電力開發專用的工具包，因此我們最終選用了星環信息科技的大數據平台。」 田英傑說。

大數據平台完成後，課題組迎來了真正的挑戰，就是數據的匯總和請理。這個大數據平台涉及三個方面的數據，即用戶數據、電網數據和社會環境數據。到目前為止，實驗室彙集了浦東居民和工商業用戶的用電數據，規模約佔上海全網四分之一。集成的內外部數據源有十多個，平台中的數據總量幾十個TB。

田英傑說，這個數據平台的數據仍在不斷更新之中，每天夜裡個各種新增數據就可以自動導入到平台之中，參與到各種維度的數據處理和分析之中。

研究成果初顯

在研究過程中，電力大數據實驗室確立了5個業務應用重點，包括網架優化、節電技術、錯峰調度、用電預測和用電行為分析。如今實驗室在這些業務應用方面都取得了不錯的應用成果。

比如，通過大數據平台提供的可視化控制台，可以清楚地看到根據用電量不同而劃分的用戶分組；通過對居民用電特徵的分析，可以實現居民用戶用電標籤化和用戶畫像，據此可實現對偷電、漏電行為的智能識別，為電力檢查提供參考依據。

大數據平台提供的工商業用戶用電行為分析可以真實反映上下遊行業的生產強度指數，對經濟景氣進行預測。比如，2016年6月16日上海迪士尼樂園開門迎客，帶動了周圍的商業發展，透過這個平台可以看到方圓5公里內用電變化情況。這些都為有關部門的規劃提供了很好的參考。

用電預測也是該平台的一個重要研究內容。通過綜合考慮環境因素，結合電力負荷、電量等電力數據，利用回歸、神經網路、深度學習等大數據方法構建的用電預測模型，預測精度高,對於合理經濟調節電網運行方式、制定發電計劃及檢修計劃，確保電力設備安全、提高經濟效益具有重要意義。

還有前面提到的錯峰調度，平台採用聚類關聯等分析方法精準分析用戶錯峰潛力，考慮業務維、時間維、空間維等多變數優化方法，做出需求側錯峰優化調度方案，為業務部門制定供電方案提供了技術指導。另外，在網架優化方面，課題組提出了一種基於數據關聯模型的中壓配電網架優化方法，能更好地適應生產實際，提出更具可行性與可信度的優化方。

可喜的是，今天電力大數據實驗室的一些研究成果已經走出了實驗室，比如，現在實驗室就在為有關部門提供工業景氣指數報告，這就是基於區域內工業企業用電等相關情況匯總分析而成，有助於政府部門實時了解工業企業的實際運行情況。

田英傑表示，電力大數據的應用範圍很廣、應用潛力很大，還有很多研究有待開展。談及今後的工作，田英傑說，國網上海電力將在已有的電力大數據實驗室的基礎上，充分利用好現有的團隊資源和我們的數據資源，緊密圍繞著電網的痛點和難點，同時結合上海社會經濟的發展需要來開展下一步研究，為上海智慧城市的建設助力，為國網公司「三型兩網」世界一流能源互聯網企業目標的實現發揮自己的作用。

至頂網

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