◎ 文/史丹

大數(shù)據(jù)引領(lǐng)能源領(lǐng)域新變革

◎ 文/史丹

近年來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)和社會(huì)信息化、企業(yè)信息化的發(fā)展，傳感設(shè)備、移動(dòng)終端越來(lái)越多地接入到網(wǎng)絡(luò)，各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)以及視頻、語(yǔ)音、圖片等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以每?jī)赡甏蠹s翻一番的速度源源不斷地從各行各業(yè)生成，世界已進(jìn)入了“數(shù)字摩爾時(shí)期”。海量、多樣化的數(shù)據(jù)使人們沒(méi)有辦法在可容忍的時(shí)間內(nèi)，使用常規(guī)軟件方法，來(lái)完成對(duì)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和處理任務(wù)，需要通過(guò)快速獲取、處理、分析以從中提取有價(jià)值的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的概念由此誕生。當(dāng)前，大數(shù)據(jù)的挖掘與分析，使計(jì)算機(jī)軟件和服務(wù)領(lǐng)域空前繁榮，為信息產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增加了新的動(dòng)力。同時(shí)也為企業(yè)發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，真正能利用好大數(shù)據(jù)，并將其價(jià)值轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的企業(yè)將成為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。

能源領(lǐng)域應(yīng)用大數(shù)據(jù)的變革與成效

能源行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)分析有著重要依賴的行業(yè)。

1.大數(shù)據(jù)促進(jìn)新能源的開(kāi)發(fā)與利用

杰里米·里夫金在其《第三次工業(yè)革命》著作中指出，“經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革總是來(lái)自新能源與新通信方式的交匯”。風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源資源是可以免費(fèi)獲得的，并且分布廣泛、能量低、具有不確定性等特點(diǎn)，因此發(fā)電質(zhì)量較低，難以滿足穩(wěn)定能源供應(yīng)的要求。大數(shù)據(jù)的利用為改善可再生能源發(fā)電質(zhì)量提供了可能性，通過(guò)“大數(shù)據(jù)”分析進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)，可以使新能源更好地與傳統(tǒng)的水火電進(jìn)行互補(bǔ)，更為靈活地出力。如美國(guó)通用公司通過(guò)分析每秒上萬(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(kāi)發(fā)出能靈活撐控120米長(zhǎng)葉片的2.5-120型風(fēng)機(jī)，并無(wú)縫隙地將數(shù)據(jù)傳遞給鄰近的風(fēng)機(jī)，效率和電力輸出分別比原來(lái)提高了25%和15%。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)中心提供了100%的可再生能源。

2.為能源規(guī)劃和布局提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)技術(shù)

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究者根據(jù)大數(shù)據(jù)理論，將人口調(diào)查信息、電力企業(yè)提供的用戶實(shí)時(shí)用電信息和地理、氣象等信息全部整合，設(shè)計(jì)了一款“電力地圖”。該圖以街區(qū)為單位，可以反映各時(shí)刻的用電量，并可將用電量與人的平均收入、建筑類(lèi)型等信息進(jìn)行比照。通過(guò)完善“電力地圖”，能更準(zhǔn)確地反映該區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況及各群體的行為習(xí)慣，以輔助投資者的決策，也可為城市和電網(wǎng)規(guī)劃提供基礎(chǔ)依據(jù)。

地理、電網(wǎng)接入、周邊新能源項(xiàng)目狀態(tài)、裝備實(shí)際性能和需求側(cè)消納等所有相關(guān)數(shù)據(jù)的云數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，可以從項(xiàng)目投資的整體生命周期考慮整個(gè)城市的新能源規(guī)劃。丹麥風(fēng)電司VESTAS計(jì)劃將全球天氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)與公司發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)合，利用氣溫、氣壓、空氣濕度、空氣沉淀物、風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù)以及公司歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)使用超級(jí)計(jì)算機(jī)及大數(shù)據(jù)模型解決方案，來(lái)支持其風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選址，以充分利用風(fēng)速、風(fēng)力、氣流等因素達(dá)到最大發(fā)電量，并減少能源成本。此外，VESTAS還將添加全球森林砍伐追蹤圖、衛(wèi)星圖像、地理數(shù)據(jù)以及月相與潮汐數(shù)據(jù)，以便更好地支持基礎(chǔ)建設(shè)的決策。

3.為消費(fèi)者提供增值服務(wù)、及時(shí)把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)

電力企業(yè)通過(guò)給用戶提供其各月份分時(shí)明細(xì)用電視圖，可比用戶的用電量等數(shù)據(jù)，使消費(fèi)者能夠了解自身的用電習(xí)慣和可以減少的電力需要，同時(shí)也使得電力收費(fèi)過(guò)程更透明。智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)，智能家居通過(guò)室內(nèi)電力線將家中的各種設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等）連接到一起，提供家電控制、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、暖通控制等功能。電力大數(shù)據(jù)通過(guò)分析用戶用電設(shè)備喜好、用電時(shí)長(zhǎng)、用電周期等信息，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)功率等，為用戶節(jié)約用電資金。

我國(guó)電力系統(tǒng)已經(jīng)成為世界上最大規(guī)模關(guān)系國(guó)計(jì)民生的專(zhuān)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)與外界數(shù)據(jù)的交換，挖掘用戶用電與電價(jià)、天氣、交通等因素所隱藏的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將十分有助于完善用戶用電需求預(yù)測(cè)模型，為各級(jí)決策者提供多維、直觀、全面、深入的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，主動(dòng)把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，從時(shí)間和空間等多個(gè)維度進(jìn)行大范圍的能源資源配置。用電數(shù)據(jù)是一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的“風(fēng)向標(biāo)”，可作為投資決策者的參考依據(jù)。此外，電力企業(yè)通過(guò)歷史銷(xiāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶用電行為分析和用戶市場(chǎng)細(xì)分，使管理者能有針對(duì)性地優(yōu)化營(yíng)銷(xiāo)組織，改善服務(wù)模式。在電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)中，電力大數(shù)據(jù)可以收集汽車(chē)的電池電量、汽車(chē)的位置、一天中的時(shí)間以及附近充電站的可用插槽等，通過(guò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)，將這些數(shù)據(jù)與電網(wǎng)的電能消耗及歷史功率使用模式結(jié)合起來(lái)。通過(guò)分析來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源的巨大實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流和歷史數(shù)據(jù)，能夠確定司機(jī)為汽車(chē)電池充電的最佳時(shí)間和地點(diǎn)，并提出充電站的最佳設(shè)置點(diǎn)，保證所有充電設(shè)備都能被有效利用，降低閑置率。

4.及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患

通過(guò)大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)讓微觀數(shù)據(jù)得到關(guān)聯(lián)，并通過(guò)表面不相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的秘密。使以非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的海量微觀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)，這些從微觀數(shù)據(jù)中提取出的規(guī)則為大數(shù)據(jù)輔助決策提供有力支持，使管理者對(duì)安全生產(chǎn)“宏觀”把握轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔⒂^”運(yùn)用成為可能。如我國(guó)某大型石化企業(yè)基于大量歷史數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，違章作業(yè)是造成該企業(yè)事故發(fā)生的重要原因之一。英國(guó)石油公司在某采油廠安裝無(wú)線感應(yīng)器，通過(guò)全網(wǎng)式的數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)有些種類(lèi)的原油比其它種類(lèi)更有腐蝕性，這個(gè)發(fā)現(xiàn)無(wú)疑可以在設(shè)備和管線的使用上加強(qiáng)防范，使生產(chǎn)更安全。

有物混成

陳寶林/攝

5.提高油氣勘探水平

目前在石油勘探中最常用的是地球物理方法，其中以地震波法最為重要。地震波法的基本流程是用炸藥在地面激起人工地震波，通過(guò)地震波傳入地下，碰到不同形態(tài)的巖層時(shí)形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)過(guò)收集、轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)后存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)，然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理、解釋和反演，就能清晰模擬出勘測(cè)區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到存有石油巖層的精確位置。為了了解和模擬出地下數(shù)千米的地質(zhì)構(gòu)造，通過(guò)地震波反射方式來(lái)收集海量數(shù)據(jù)，一般二維數(shù)據(jù)可達(dá)1-2TB，三維數(shù)據(jù)可高達(dá)幾百TB甚至PB級(jí)， 然后進(jìn)行大量的密集計(jì)算和模擬，計(jì)算結(jié)果出來(lái)后還要轉(zhuǎn)換成直觀的可視畫(huà)面，方便專(zhuān)家對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋?zhuān)瑸橛蜌忏@井定位提供參考。大數(shù)據(jù)分析在油氣開(kāi)采中具有重要價(jià)值，許多油氣公司已開(kāi)展這方面的工作。大數(shù)據(jù)分析幫助這些公司快速發(fā)現(xiàn)石油，降低生產(chǎn)成本，提高鉆井安全性，增大產(chǎn)量。

能源行業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘需要解決的問(wèn)題與建議

1.打破數(shù)據(jù)壁壘，提高數(shù)據(jù)集成度

（1）大數(shù)據(jù)的價(jià)值來(lái)源在于其數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，比傳統(tǒng)的抽樣數(shù)據(jù)包含更多的信息，因此，大數(shù)據(jù)的前提是數(shù)據(jù)開(kāi)放。如果企業(yè)數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)不能開(kāi)放，大數(shù)據(jù)分析就缺乏基本條件。目前我國(guó)能源行業(yè)缺乏行業(yè)層面的數(shù)據(jù)模型定義與主數(shù)據(jù)管理，各單位數(shù)據(jù)口徑不一致，行業(yè)中存在較為嚴(yán)重的數(shù)據(jù)壁壘，業(yè)務(wù)鏈條間也尚未實(shí)現(xiàn)充分的數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)的現(xiàn)象較為突出。

（2）大數(shù)據(jù)的核心是不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交叉融合，其本質(zhì)是從關(guān)聯(lián)復(fù)雜的數(shù)據(jù)中挖掘知識(shí)，提升數(shù)據(jù)價(jià)值。單一類(lèi)型的數(shù)據(jù)即使體量再大，缺乏共享集成，其價(jià)值也會(huì)大打折扣。由于數(shù)據(jù)涉及企業(yè)、公民等一些秘密和隱私，數(shù)據(jù)公開(kāi)并非易事，目前能夠從大數(shù)據(jù)獲得收益的企業(yè)主要是能夠取得海量數(shù)據(jù)的企業(yè)。

2.有相關(guān)的法律保障數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)的分析必須建立在真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，這就需要建立相關(guān)的法律保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.高度關(guān)注數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)成本

大數(shù)據(jù)來(lái)源是多種多樣的，有些源于人的消費(fèi)行為，有些則是民意收集，對(duì)于能源行業(yè)來(lái)說(shuō)，更多是交互與傳感數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，必須考慮數(shù)據(jù)安全和為此所支付的成本。研究表明，在能源行業(yè)大數(shù)據(jù)面臨的問(wèn)題中數(shù)據(jù)量大占24.6%，數(shù)據(jù)分散占19.5%，缺乏有效的分析方法占18.6%，數(shù)據(jù)格式多占16.2%，數(shù)據(jù)傳輸效率低占11.4%，數(shù)據(jù)重復(fù)占9.7%。為此，要盡量推行自動(dòng)計(jì)算功能的網(wǎng)絡(luò)填報(bào)方式，在確保安全的條件下，使用電子簽名，減少信息傳遞、投遞的時(shí)間，降低信息收集的頻度等。大數(shù)據(jù)對(duì)信息安全也提出了更高的要求，要建立與大數(shù)據(jù)相適應(yīng)的安全和隱私保護(hù)機(jī)制，通過(guò)技術(shù)手段和加強(qiáng)企業(yè)自律來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。

4.最大限度地公開(kāi)政府統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

政府統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是公共資源，目前我國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)總體看來(lái)，比較粗線條，發(fā)布滯后時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿足數(shù)據(jù)分析的需要。從行業(yè)數(shù)據(jù)來(lái)看，能源行業(yè)的數(shù)據(jù)，尤其是電力行業(yè)數(shù)據(jù)是比較豐富的，電力數(shù)據(jù)以其同國(guó)民經(jīng)濟(jì)的緊密耦合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)走勢(shì)的準(zhǔn)確還原，及時(shí)、全面公布能源利用數(shù)據(jù)可以加強(qiáng)對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的研判，規(guī)避經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

5.加強(qiáng)信息化建設(shè)，加快人才培養(yǎng)

大數(shù)據(jù)是信息化發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，信息化建設(shè)為大數(shù)據(jù)發(fā)展創(chuàng)造了有利的市場(chǎng)環(huán)境。我國(guó)信息化建設(shè)水平與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距。此外，美國(guó)一些IT行業(yè)的企業(yè)吸引了全球大量的年青優(yōu)秀人才，使得這些公司不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品。加快人才培養(yǎng)，尤其要為青年人發(fā)展創(chuàng)造有利的制度環(huán)境是我國(guó)加快信息化建設(shè)和大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要條件。

（作者系中國(guó)社會(huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所黨委書(shū)記）

編輯：張涵