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

　　隨著科學(xué)技術(shù)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(zhǎng)，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。全球信息總量每?jī)赡昙s增長(zhǎng)一倍，2011年全球創(chuàng)建和復(fù)制的數(shù)據(jù)總量有1.8ZB （1021 bits），預(yù)計(jì)2020年將達(dá)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(shí)性四個(gè)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(gòu)、高噪聲、強(qiáng)時(shí)效、社會(huì)化和突發(fā)涌現(xiàn)等特點(diǎn)，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(guān)注。

　　能源行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，正在受到大數(shù)據(jù)的深刻影響，21世紀(jì)必須通過(guò)大數(shù)據(jù)科技創(chuàng)新來(lái)應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展面臨的能源問(wèn)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(yīng)、控制能源消費(fèi)、降低能耗，到綠色建筑和智能電網(wǎng)建設(shè)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(qiáng)研發(fā)大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)、先進(jìn)可靠的配電網(wǎng)與共用技術(shù)及微電網(wǎng)技術(shù)為主的分布式電力系統(tǒng)。因此，采集、分析并有效應(yīng)用大數(shù)據(jù)是解決能源與公共事業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的重要因素，可以實(shí)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(yù)報(bào)與調(diào)度、提高發(fā)電效率以及改變客戶運(yùn)營(yíng)模式。目前，主要發(fā)達(dá)國(guó)家正紛紛著手相關(guān)研發(fā)與部署。如2011年7月初13家歐洲工業(yè)集團(tuán)簽署“綠能輸送”項(xiàng)目實(shí)施諒解備忘錄，開展建設(shè)跨越地中海的高壓電網(wǎng)項(xiàng)目的可行性研究。

　　2012年3月美國(guó)能源部斥資2500萬(wàn)美元建立可擴(kuò)展數(shù)據(jù)管理、分析與可視化（SDAV）研究所，幫助科學(xué)家對(duì)能源大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理和可視化處理，以促進(jìn)更加卓有成效的科學(xué)研究和發(fā)現(xiàn)。

　　日本經(jīng)濟(jì)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(chǔ)格局的城市布局與社會(huì)系統(tǒng)，拉開了官民并舉開發(fā)智能電網(wǎng)的大幕。

　　我國(guó)也不甘落后，通過(guò)“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃及科技支撐計(jì)劃及重大專項(xiàng)計(jì)劃，加大對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)與能源融合的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)支持，促進(jìn)能源智能化與清潔化的發(fā)展。

　　有效利用是重點(diǎn)

　　目前，能源領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用主要有4個(gè)方面。第一，促進(jìn)新產(chǎn)品開發(fā)。美國(guó)通用公司通過(guò)每秒分析上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，融合能量?jī)?chǔ)存和先進(jìn)的預(yù)測(cè)算法，開發(fā)出能靈活操控120米長(zhǎng)葉片的2.5-120型風(fēng)機(jī)，并無(wú)縫地將數(shù)據(jù)傳遞給鄰近的風(fēng)機(jī)、服務(wù)技術(shù)人員和顧客，效率與電力輸出分別比現(xiàn)行風(fēng)機(jī)提高了25%和 15%。

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

　　第三，實(shí)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(gòu)買量、預(yù)測(cè)能源消費(fèi)、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(gè)能源轉(zhuǎn)換過(guò)程和電力輸送鏈，主要包括智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)、大規(guī)模新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)、智能輸電網(wǎng)技術(shù)、智能配電網(wǎng)技術(shù)及智能用電技術(shù)等，是未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向等。

　　第四，改變社會(huì)，為城市基礎(chǔ)設(shè)施、能源、交通、環(huán)境等帶來(lái)機(jī)遇。大數(shù)據(jù)使城市越來(lái)越智能化，紐約、芝加哥與西雅圖向公眾開放數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)建設(shè)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(jìn)行30次數(shù)據(jù)分析的相關(guān)收購(gòu)，對(duì)其海量數(shù)據(jù)分析平臺(tái)InfoSphere BigInsights等相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)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(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)型等倡議，以更好地支持能源大數(shù)據(jù)處理。

　　當(dāng)前研究表明，太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)電網(wǎng)智能管理需要設(shè)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(shè)備管理能提高10%的生產(chǎn)率。世界各地電力公司對(duì)實(shí)時(shí)的廣域、監(jiān)測(cè)、保護(hù)及控制系統(tǒng)的需求與日俱增，同步測(cè)量技術(shù)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(luò)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(luò)的明確轉(zhuǎn)變。

　　中國(guó)能源開發(fā)和利用技術(shù)已具備一定的基礎(chǔ)，并形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，但對(duì)能源技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈的艱巨性認(rèn)識(shí)不足，對(duì)能源智能管理的認(rèn)識(shí)與研究則處于起步階段，儲(chǔ)能技術(shù)與智能電網(wǎng)是促進(jìn)可再生能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)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(diǎn)、主要功能和實(shí)施運(yùn)行要點(diǎn)。

　　大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。大數(shù)據(jù)對(duì)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(huì)各界的共識(shí)，然而，能源大數(shù)據(jù)涌現(xiàn)、演化與傳播的機(jī)理是什么？能源業(yè)務(wù)智能將發(fā)生何種改變？對(duì)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(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？

　　解決這一系列科學(xué)問(wèn)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(shí)，揭示大數(shù)據(jù)時(shí)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(shù)基礎(chǔ)，因此具有十分重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義，亟須引起能源、信息、科技政策等相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜摇W(xué)者的重視。