智能電網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的關系
智能電網(wǎng)是大數(shù)據(jù)的重要技術應用領域之一。中投顧問發(fā)布的《“十三五”數(shù)據(jù)中國建設下智能電網(wǎng)產業(yè)投資分析及前景預測報告》分析認為智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)結構復雜、種類繁多，具有分散性、多樣性和復雜性等特征，這些特征給大數(shù)據(jù)處理帶來極大的挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺是大數(shù)據(jù)挖掘的基礎，通過智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺可實現(xiàn)智能電網(wǎng)全數(shù)據(jù)共享，為業(yè)務應用開發(fā)和運行提供支撐。
智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、通信技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度等各個環(huán)節(jié)，對電力市場中各利益方的需求和功能進行協(xié)調，在保證系統(tǒng)各部分高效運行、降低運營成本和環(huán)境影響的同時，盡可能提高系統(tǒng)的可靠性、自愈性和穩(wěn)定性。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)在電力系統(tǒng)運行、設備狀態(tài)監(jiān)測、用電信息采集、營銷業(yè)務系統(tǒng)等各個方面產生和沉淀了大量數(shù)據(jù)，充分挖掘這些數(shù)據(jù)的價值具有重要的意義。
大數(shù)據(jù)是近年來受到廣泛關注的新概念，一般是指無法在可容忍的時間內用傳統(tǒng)的IT技術、軟硬件工具和數(shù)學分析方法，對其進行感知、獲取、管理、處理和分析的數(shù)據(jù)集合。智能電網(wǎng)被看作是大數(shù)據(jù)應用的重要技術領域之一。目前許多學者正在進行智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究，包括發(fā)展戰(zhàn)略研究、大數(shù)據(jù)技術研究、應用研究等。
智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用眾多，涉及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、節(jié)能經(jīng)濟調度、供電可靠性、經(jīng)濟社會發(fā)展分析等諸多方面，進行智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析需要統(tǒng)一智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)，并且由于應用眾多，對計算、存儲、網(wǎng)絡等性能提出了較高要求，因此需要構建面向智能電網(wǎng)應用的統(tǒng)一大數(shù)據(jù)處理平臺。
智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用領域
大數(shù)據(jù)技術在智能電網(wǎng)中具有廣闊的應用前景，報告從負荷預測、源網(wǎng)荷協(xié)同、網(wǎng)架規(guī)劃三個方面進行論述。
1、負荷波動及新能源出力預測
負荷預測作為電網(wǎng)電量管理系統(tǒng)的重要組成部分，其預測誤差的大小直接影響電網(wǎng)運行的安全性及可靠性，較大的預測誤差會給電網(wǎng)運行帶來較高的風險?，F(xiàn)階段負荷預測主要是通過負荷歷史數(shù)據(jù)，利用相似日或者其他算法預測負荷的大小，短期預測精度較高，中長期精度較差。隨著電網(wǎng)采集數(shù)據(jù)范圍增加，利用大數(shù)據(jù)技術可以將氣象信息、用戶作息規(guī)律、宏觀經(jīng)濟指標等不同種類的數(shù)據(jù)，通過抽象的量化指標表征與負荷之間的關系，實現(xiàn)對負荷變化趨勢更為精確的感知，提高預測精度。
分布式發(fā)電的不斷接入，特別是新能源滲透率的不斷增加，打破了原來電網(wǎng)運行管理的模式，不但需要考慮負荷側的波動，還要計及新能源出力的間歇性。在我國，新能源接入主要受制于兩個因素：（1）新能源大多分布在電網(wǎng)末端遠離負荷中心，網(wǎng)架結構較為脆弱，從而造成電網(wǎng)接納能力較弱；（2）新能源預測誤差較大，目前風電出力預測日前和實時的誤差分別為20%、5%左右，這樣就會給電網(wǎng)調度帶來較大的挑戰(zhàn)。由于新能源較大的預測誤差，往往需要在大型新能源基地周邊建立配套的大型常規(guī)能源作為旋轉備用，以彌補新能源預測精度方面的不足。作為備用的常規(guī)電源，由于擔負著較重的旋轉備用，長期不能工作在最佳運行點，將造成其發(fā)電效率低以及能源的浪費。利用大數(shù)據(jù)技術，可以有效提高新能源出力的預測精度，如丹麥的維斯塔斯風力技術集團，在風電出力預測時采用了IBM的大數(shù)據(jù)解決方案，在風電出力預測時加入了地理位置、氣象報告、潮汐相位、衛(wèi)星圖像等結構化及非結構化的海量數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化了風力渦輪機布局，提高風電發(fā)電及預測效率，獲得了較為可觀的經(jīng)濟效益。
2、源網(wǎng)荷協(xié)同調度
利用大數(shù)據(jù)技術可以有效降低新能源預測誤差，但這對于新能源出力固有的波動性，傳統(tǒng)的調度方法通過增加系統(tǒng)的旋轉備用來解決。在電力市場不斷完善的背景下，可以不通過調節(jié)常規(guī)電源的出力，而是利用市場手段，使得一部分用戶主動削減或者增加一部分負荷去平衡發(fā)電側出力的變化，即通過需求側管理實現(xiàn)系統(tǒng)電量平衡。若要達到網(wǎng)源荷協(xié)調優(yōu)化調度需要大量的輔助信息，如新能源出力波動大小、電網(wǎng)線路輸送能力、負荷削減電量的范圍、實時電價等，其中每個因素又受很多條件的影響，因此是一個非常復雜的電力交易過程，此時必須利用大數(shù)據(jù)技術發(fā)掘數(shù)據(jù)內部之間的聯(lián)系，從而制定出最佳調度方案。智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)最大的區(qū)別在于源網(wǎng)荷三者之間信息流動的雙向性，三者之間信息在一個框架內可以順暢的進行交互，極大地提升電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、可靠性。
3、網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃
中投顧問發(fā)布的《“十三五”數(shù)據(jù)中國建設下智能電網(wǎng)產業(yè)投資分析及前景預測報告》指出，電網(wǎng)已經(jīng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展到智能電網(wǎng)，隨之將會成為能源互聯(lián)網(wǎng)的一部分，從而使得電網(wǎng)與整個能源網(wǎng)聯(lián)系的更為緊密。電轉氣技術的提出，為新能源接入提供了新的思路，試圖將不宜存儲的電能轉化為便于存儲的天然氣，但由于轉化效率較低，尚屬于技術論證階段。冷熱氣三聯(lián)技術實現(xiàn)了能源的階梯利用，能源利用效率高、環(huán)境污染小、經(jīng)濟效益好。電動汽車的興起將會顯著提高能源末端電力消費的占比，充換電站將會像加油站一樣分布在城市的每個角落。傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)來源渠道不足，數(shù)據(jù)分析挖掘能力欠缺，因此造成規(guī)劃過程中面臨著眾多不確定性因素的現(xiàn)象，特別是現(xiàn)在新技術不斷涌現(xiàn)，能源結構不斷發(fā)生變革，使得傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃方法往往與實際需求差別較大。電網(wǎng)規(guī)劃的過程中，需要利用大數(shù)據(jù)技術綜合考慮多種因素如分布式能源的接入、電動汽車的增長趨勢、電力市場環(huán)境下為用戶提供個性化用電服務等，多類型、海量數(shù)據(jù)的引入，可以有效減少電網(wǎng)規(guī)劃過程中的不確定性，使得整個規(guī)劃的過程更加合理、有序。
