智能電網(wǎng)未來 借助大數(shù)據(jù)重塑能源系統(tǒng)

　　隨著科學技術的快速發(fā)展，文字、圖片、音頻、視頻等數(shù)字化信息呈指數(shù)式增長，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨。全球信息總量每兩年約增長一倍，2011年全球創(chuàng)建和復制的數(shù)據(jù)總量有1.8ZB （1021 bits），預計2020年將達到35ZB，是現(xiàn)在的50倍。

　　按照IBM的4V理論，大數(shù)據(jù)是涵蓋規(guī)模性、多樣性、高速率和真實性四個維度的離散型海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)具有規(guī)模海量、多源異構、高噪聲、強時效、社會化和突發(fā)涌現(xiàn)等特點，它已滲透到各行各業(yè)，成為與物質(zhì)資產(chǎn)和人力資本并列的重要生產(chǎn)要素，引發(fā)了全球性關注。

　　能源行業(yè)作為國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的基礎，正在受到大數(shù)據(jù)的深刻影響，21世紀必須通過大數(shù)據(jù)科技創(chuàng)新來應對長期可持續(xù)發(fā)展面臨的能源問題挑戰(zhàn)。

　　大數(shù)據(jù)將深刻影響能源系統(tǒng)

　　大數(shù)據(jù)從增加清潔能源供應、控制能源消費、降低能耗，到綠色建筑和智能電網(wǎng)建設都將發(fā)揮巨大作用。

　　以智能電網(wǎng)為例，電網(wǎng)互聯(lián)是電力系統(tǒng)發(fā)展的客觀規(guī)律，有必要加強研發(fā)大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行技術、先進可靠的配電網(wǎng)與共用技術及微電網(wǎng)技術為主的分布式電力系統(tǒng)。因此，采集、分析并有效應用大數(shù)據(jù)是解決能源與公共事業(yè)關鍵業(yè)務的重要因素，可以實現(xiàn)向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)型、改善分布式可再生發(fā)電的資產(chǎn)預報與調(diào)度、提高發(fā)電效率以及改變客戶運營模式。目前，主要發(fā)達國家正紛紛著手相關研發(fā)與部署。如2011年7月初13家歐洲工業(yè)集團簽署“綠能輸送”項目實施諒解備忘錄，開展建設跨越地中海的高壓電網(wǎng)項目的可行性研究。

　　2012年3月美國能源部斥資2500萬美元建立可擴展數(shù)據(jù)管理、分析與可視化（SDAV）研究所，幫助科學家對能源大數(shù)據(jù)進行有效管理和可視化處理，以促進更加卓有成效的科學研究和發(fā)現(xiàn)。

　　日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省組織東芝、東京電力等286家企業(yè)也成立了“智能社區(qū)聯(lián)盟”聯(lián)合體，欲建立以智能電網(wǎng)為基礎格局的城市布局與社會系統(tǒng)，拉開了官民并舉開發(fā)智能電網(wǎng)的大幕。

　　我國也不甘落后，通過“973”計劃、“863”計劃及科技支撐計劃及重大專項計劃，加大對下一代互聯(lián)網(wǎng)與能源融合的相關技術的研發(fā)支持，促進能源智能化與清潔化的發(fā)展。

　　有效利用是重點

　　目前，能源領域的大數(shù)據(jù)應用主要有4個方面。第一，促進新產(chǎn)品開發(fā)。美國通用公司通過每秒分析上萬個數(shù)據(jù)點，融合能量儲存和先進的預測算法，開發(fā)出能靈活操控120米長葉片的2.5-120型風機，并無縫地將數(shù)據(jù)傳遞給鄰近的風機、服務技術人員和顧客，效率與電力輸出分別比現(xiàn)行風機提高了25%和 15%。

　　第二，使能源更“綠色”，其關鍵是利用可再生能源技術，如冰島的Green Earth Data與Green Qloud公司，依靠冰島豐富的地熱與水電資源驅(qū)動為數(shù)據(jù)中心提供100%的可再生能源。

　　第三，實現(xiàn)能源管理智能化。能源產(chǎn)業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)分析天然氣或其他能源的購買量、預測能源消費、管理能源用戶、提高能源效率、降低能源成本等;大數(shù)據(jù)與電網(wǎng)的融合可組成智能電網(wǎng)，涉及發(fā)電到用戶的整個能源轉(zhuǎn)換過程和電力輸送鏈，主要包括智能電網(wǎng)基礎技術、大規(guī)模新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術、智能輸電網(wǎng)技術、智能配電網(wǎng)技術及智能用電技術等，是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向等。

　　第四，改變社會，為城市基礎設施、能源、交通、環(huán)境等帶來機遇。大數(shù)據(jù)使城市越來越智能化，紐約、芝加哥與西雅圖向公眾開放數(shù)據(jù)，鼓勵建設多樣化的智能城市。

　　重塑能源智能管理

　　目前，IBM已將數(shù)據(jù)分析作為其大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的核心，共投資160億美元進行30次數(shù)據(jù)分析的相關收購，對其海量數(shù)據(jù)分析平臺InfoSphere BigInsights等相關產(chǎn)品進行了一系列創(chuàng)新，并在電力產(chǎn)業(yè)提出電網(wǎng)轉(zhuǎn)型、提高發(fā)電效率及顧客運營轉(zhuǎn)型等倡議，以更好地支持能源大數(shù)據(jù)處理。

　　當前研究表明，太陽能農(nóng)場電網(wǎng)智能管理需要設備控制PV板、轉(zhuǎn)換器等，以優(yōu)化全天各種條件下所發(fā)電力，有效的設備管理能提高10%的生產(chǎn)率。世界各地電力公司對實時的廣域、監(jiān)測、保護及控制系統(tǒng)的需求與日俱增，同步測量技術將成為該系統(tǒng)的有效支撐。智能電網(wǎng)僅僅從單向電網(wǎng)轉(zhuǎn)向雙向電力系統(tǒng)網(wǎng)絡還遠遠不夠，真正的需要是建立一套完整的能源和作為電、熱、氫氣、生物和非生物燃料載體的智能管理系統(tǒng)，這需要超越智能電網(wǎng)和考慮智能能源網(wǎng)絡的明確轉(zhuǎn)變。

　　中國能源開發(fā)和利用技術已具備一定的基礎，并形成相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，但對能源技術創(chuàng)新價值鏈的艱巨性認識不足，對能源智能管理的認識與研究則處于起步階段，儲能技術與智能電網(wǎng)是促進可再生能源可持續(xù)發(fā)展的關鍵;企業(yè)有必要建立能源智能管理系統(tǒng)，并分析能源智能管理系統(tǒng)的特點、主要功能和實施運行要點。

　　大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來。大數(shù)據(jù)對有效利用能源具有重要影響，并將重塑能源系統(tǒng)已成為社會各界的共識，然而，能源大數(shù)據(jù)涌現(xiàn)、演化與傳播的機理是什么？能源業(yè)務智能將發(fā)生何種改變？對能源智能管理再造提出怎樣的要求與挑戰(zhàn)？需要何種能源智能決策系統(tǒng)才能應對這些挑戰(zhàn)？

　　解決這一系列科學問題，不僅有助于發(fā)現(xiàn)信息與能源融合的新疆域和新知識，揭示大數(shù)據(jù)時代能源智能管理與決策的內(nèi)在規(guī)律，而且有望為能源的可持續(xù)發(fā)展奠定理論與技術基礎，因此具有十分重要的理論價值與現(xiàn)實意義，亟須引起能源、信息、科技政策等相關領域?qū)＜摇W者的重視。