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智慧城市综合能源信息服务平台建设可研方案

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智慧城市综合能源信息服务平台建设可研方案

智慧城市综合能源信息服务平台建设 可 研 方 案 目 录 1总论1 1.1建设背景1 1.2项目必要性3 1.3项目实施依据4 2国内外现状6 2.1国外应用现状6 2.2国内应用现状11 2.3技术现状14 3试点区域发展现状18 3.1区域现状18 3.2系统现状19 3.3数据现状21 4建设目标22 5项目建设方案24 5.1建设原则24 5.2系统架构25 5.2.1总体架构25 5.2.2物理架构26 5.2.3软件架构27 5.2.4信息架构29 5.3建设方案30 5.3.1多源异构数据采集与集成30 5.3.2基于云技术的能源数据平台建设39 5.3.3基于能源信息服务的应用建设58 5.3.4基于能源信息服务的多维度展示建设71 6运作模式86 6.1建设模式86 6.2运营服务模式86 6.2.1参与方86 6.2.2运营模式87 6.2.3服务类型90 7项目创新点91 7.1技术创新91 7.2模式创新92 7.3服务创新92 8项目实施风险93 8.1政策风险93 8.2技术风险94 9预期成果与效益95 9.1预期成果95 9.2社会及经济效益96 10项目经费估算97 11项目实施计划98 11.1方案设计98 III 智慧城市综合能源数据服务平台 1 总论 1.1建设背景 发展智慧城市成为解决能源枯竭、环境恶化、交通拥堵等问题的有效途径。国务院、相关部委及各省市政府都出台了一些关于智慧城市的政策措施,大力促进智慧城市建设,积极探索新型城镇化建设模式。我国于2012年启动了国内第一批智慧城市的试点工程建设,覆盖了国内不同区域和经济发展特征的90个城市,开启了我国智慧城市发展建设的宏伟历程。在2012年住建部组织召开的国家智慧城市试点创建工作会议上,明确指出“走新型城镇化道路是党中央、国务院加快新经济模式形成、促进我国经济持续健康发展的重要战略部署,将集约、低碳、生态、智慧等先进理念融合到城镇化的具体过程中是当前新型城镇化建设的最紧迫的课题之一。”建设智慧城市成为促进国内经济健康持续发展和改善民生的战略选择。新能源因对环境、气候影响小等优点,成为保护环境、应对气候变化及能源危机的重要选择,大力发展清洁能源和可再生能源逐渐也成为世界各国的能源发展战略。发展新能源由于符合智慧城市的发展方向,成为智慧城市的重要建设内容和内涵之一。 然而在我国智慧城市和新能源建设发展的过程中,“信息孤岛”成为智慧城市和新能源发展的重要羁绊,城市的数据相对孤立和封闭,比如城市建设的建筑、街道、交通、照明等数据,往往不向外界开放;而新能源发电的相关信息,由于管理机制和通信基础条件建设的原因,也往往难以实现和电力系统相关业务系统的信息集成与数据共享。构建智慧城市综合能源信息服务平台成为实现城市数据、电力系统数据、新能源发电数据的集成与共享的重要技术手段,成为打造融合城市数据、电力系统数据、新能源发电数据的必要途径,并为智慧城市综合能源数据开展智慧城市应用开发、优化区域能源优化运行提供重要的基础保障。 2014年,XXX公司立足社会广泛关注和普遍认知的重点领域,考虑分布式电源和电动汽车快速发展等新形势,结合中央智慧城市、城镇化建设的有关精神,提出联合社会资源研究和建设智能电网创新示范工程,推动能源生产方式和消费方式的加快转变。按照公司第8次党组会的要求,智能电网创新示范工程中再新增1项综合工程,联合社会资源建设智能电网综合工程。智能部组织北京、上海、XXX公司和直属科研产业单位,考虑相关地区的智能电网建设基础,经过认真遴选,提出智能电网创新示范区实施方案建议,目前XXXXXX生态城已被初步确定为智能电网创新示范工程建设基地。 XXXXXX生态城是中国和新加坡两国以“生态环保、节能减排、绿色建筑”为建设主题合作建设的示范新城,顺应了当今世界各国高度关注并积极探索智慧城市和新能源发展的潮流。近年来,不仅成为中国智能电网示范工程建设的示范基地,而且也被列入中国第一批智慧城市建设的名单。本项目选取具备良好建设基础的XXXXXX生态城作为示范工程建设基地开展智慧城市综合能源信息服务平台建设,打造基于大数据技术的智慧城市综合能源数据平台,打破城市中行业数据间的信息壁垒,实现城市数据(如气象数据、市政数据)、新能源发电数据和电力系统数据的信息集成与融合,并基于大数据的数据挖掘、数据分析等技术,面向涵盖范围内的政府、企业、居民和电力公司提供包含能源利用、能源分析与能源服务方面的全方位能源服务功能。 1.2项目必要性 XXX市作为国内第一批智慧城市,XXXXXX生态城作为首批智能电网创新示范基地,结合XXXXXX生态城具有良好的电力基础数据以及政府信息数据,该项目的建设具有以下必要性 1.智能电网创新服务模式的要求建立大数据服务平台,为实现智能电网推动能源开发、配置、消费方式改革,实现大规模清洁能源和分布式电源的友好并网,多种能源优化配置的透明开放,提升智能用电和互动服务的全新体验提供基础支撑。 2.智慧城市信息互联互通的要求以电力数据为依托,构建基于电、水、气各方面能源大数据的信息共享平台,为智慧城市整合信息资源提供保障,是实现智慧城市信息互通的基础。 3.政府提升公众服务能力的需要基于能源大数据的信息共享、信息融合,为政府、企业、居民提供智慧公共服务的基础数据支撑,提供交通、医疗、教育等生态城运营、服务和管理的有效支撑。 4.居民智慧用能服务需求居民可以根据行为和习惯的不同,对于个体重点关注的电力情况及自身家用电器的控制问题,可在平台的用户界面自行定制,通过添加不同的模块,获取有针对性的服务,能够满足用户对操作便捷性和个性化的需求。同时,提供典型场景应用组合,实现用户在个性化与通用模块之间选择的灵活性需求。 5.电网公司提升社会形象的需求电力领域作为能源领域的重要组成部分,挖掘电力数据潜在价值,并于其它领域数据结合,可作为重要决策指标为社会发展提供参考。 电网公司为主动承担企业责任,可立足行业本身,除提供电力能源外,可从大数据服务平台上出发全新维度呈现城市运行的状态,为城市发展做出贡献的同时,提升电力自身价值和形象。 6.电力公司活化企业数据资产的需求随着电力工业与信息化的深度融合,智能电网将承载着电力流、信息流和业务流,电网和电力信息通信网的用户将发生叠加,电网的整体价值跃升。这种价值的跃升将使电力企业具有大数据的时代特征。通过大数据技术构建面向智慧城市的电网大数据服务平台,充分活化企业数据资产,更好地服务电力事业发展和广大电力客户是电力企业的重要发展方向。 1.3项目实施依据 本方案在编制过程中,对现有的相关国家政策、国家电网公司规定和XXX市的配套政策和规定进行了全面梳理和调研,主要编制依据如下 1.国家政策 (1) 2006-2020年国家信息化发展战略 (2) 关于加强中央企业信息化工作指导意见(国资发[2007]8号) (3) 国家电网公司“十二五”信息化发展规划 (4) “十二五”国家战略性新兴产业发展规划 (5) 物联网“十二五”发展规划 (6) 推进物联网有序健康发展的指导意见 (7) 关于促进信息消费扩大内需的若干意见 (8) 中共中央办公厅、国务院办公厅关于加强信息资源开发利用工作的若干意见(中办发[2004]34号) 2.国家电网公司政策 (1) 国家电网智能化规划编制工作大纲 (2) 国家电网公司“十二五”电网智能化规划 (3) 国家电网公司智能电网全面建设行动计划 (4) 智能电网综合建设工程建设指导意见科智〔2012〕 9号 (5) 智能电网综合项目功能定位 (6) 城市电力规划规范(GB502931999) (7) 城市区域智能电网典型配置方案(试行智能一 〔2010〕67号 (8) 国家电网公司城市区域智能电网典型配置方案 (9) 国家电网公司其他相关智能电网/小区标准规范 (10) 国家电网公司供电客户服务提供标准 (11) 用电信息采集系统系列规范 (12) 电动汽车充换电系列规范 (13) 智能用电服务系统技术导则 (14) 配电自动化技术导则 (15) 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件 (16) 智能电网创新示范工程建设意见 (17) 国家电网公司部门文件--信通技术〔2014〕 7 号 (18) 国家电网公司部门文件--智能〔2013〕26 号 3.XXX市政策 (1) XXX市信息化发展“十二五”规划 (2) XXX市物联网产业发展“十二五”规划 (3) XXX市新一代信息服务产业发展行动方案(20142016年) (4) 滨海新区大数据行动方案2013-2015 (5) XXX生态城总体规划纲要 2 国内外现状 2.1国外应用现状 大数据的快速发展,使它成为IT领域的又一大新兴产业。据研究机构估算,目前国外大数据行业约有1000亿美元的市场,而且每年都以10的速度在增长,增速是软件行业的两倍,不管是国内还是国外,从政府到市场,各方面也对大数据研究和应用投入了大量资源。从欧美发达国家来看,美国无疑是全球大数据应用的引领者,而欧洲还正处于大数据研究与应用的开始阶段。 1.美国应用情况 美国政府积极推动大数据应用和发展。早在2009年,联合国启动“全球脉动计划”,借大数据推动落后地区发展。2012年1月,世界经济论坛年会把“大数据、大影响”作为重要议题。美国从开放政府数据、开展关键技术研究和推动大数据应用三方面布局大数据产业。美国在开放政府上非常积极,通过Data.gov开放37万个数据集,并开放网站的API和源代码,提供上千个数据应用。除了推动本国政府数据开放,美国倡导发起全球开放政府数据运动,已有41个国家响应。美国政府还投资两亿美元促进大数据核心技术研究和应用,把大数据放在与集成电路、互联网同等重要的位置,从国家层面推进。2012年,美国奥巴马政府在白宫网站发布大数据研究和发展倡议,提出“通过收集、处理庞大而复杂的数据信息,从中获得知识和洞见,提升能力,加快科学、工程领域的创新步伐,强化美国国土安全,转变教育和学习模式”。 资本市场也对大数据投入加大。2012年4月,美国大数据分析公司Splunk高调宣传大数据,引发投资者关注。12月初,为企业市场提供Hadoop解决方案的美国创业公司Cloudera获得6500万美元融资,估值约为7亿美元。2013年,美国高盛联席主席斯科特.斯坦福说“投资大数据及其运用回报率最高”。在美国,大数据领域的企业并购热度也在上升,单笔平均并购金额方面,大数据超过云计算位居IT领域榜首,在总并购额上也位居第二。 美国大数据人才需求巨大。据盖特纳咨询公司预测大数据将为全球带来440万个IT新岗位和上千万个非IT岗位。麦肯锡公司预测美国到2018年需要深度数据分析人才44万49万,缺口14万19万人;需要既熟悉本单位需求又了解大数据技术与应用的管理者150万,这方面的人才缺口更大。 从电力公司方面来看,世界各地的电力公司了陆续开展了电力数据应用实践。例如美国SGDE为客户提供一个可选的“空调负荷循环项目”,通过这个项目顾客可以让电力公司在用电高峰期替他们管理空调。美国加州大学洛杉矶分校的研究者根据大数据理论,将人口调查信息、电力企业提供的用户实时用电信息和地理、气象等信息全部整合,设计了一款“电力地图”。2013年,美国通用电气公司宣布了其电网大数据分析平台Grid IQ Insight,平台集成了电力企业运营系统,输电和配电自动化系统,客户系统,电表系统,大数据分析平台的应用包括营收保护应用电力企业可以跟容易地分析智能电表和电力控制系统的数据,从而检测和筛选出窃电案件,及时采取行动;电动汽车应用电动汽车接入电网可能会造成配电网络的不稳定,可以预测某一区域内电动汽车使用情况,帮助电力企业给予维护、建设和营销资源相关方面的高效指导。在能源行业,SaaS型软件公司Opower使用数据来提高消费用电的能效,并取得了显著的成功。Opower与多家电力公司合作,分析美国家庭用电费用并将之与周围的邻居用电情况进行对比,被服务的家庭每个月都会收到一份对比的报告,显示自家用电在整个区域或全美类似家庭所处水平,以鼓励节约用电。据报道,Opower的服务已覆盖了美国几百万户居民家庭,预计为美国消费用电每年节省5亿美元。 2.欧洲应用情况 从欧洲方面来看,由于传统保守势力的影响,对于大数据应用造成负面影响的担心导致了研究和应用发展滞后于美国。英国的采用程度上升很快,居于欧洲前列,但仍落后于美国。德国的许多机构在采用大数据方面反应不及美国和英国。在部分南欧国家,大数据还只是一个新的概念。欧洲的许多大型机构仍然处在大数据使用的早期阶段,而且缺乏有关大数据的技能。欧洲有关大数据的最新进展和技术都来自美国,大多数欧洲企业在决策周期和机构改革方面的速度仍然稍逊于美国同行,这同样反映在大数据的采用方面。许多美国企业在理解数据科学的概念和明确数据科学家的职责方面表现良好,而欧洲表现滞后。 从电力应用来看,欧洲各国政府和电力公司在智能电网的发展方面主要以智能电表和可再生能源的利用为主,但是在电力大数据的应用和共享方面鲜有报道。但是在传统的金融服务业方面,尤其是伦敦的投行业是欧洲最早采用大数据的行业之一,其在大数据方面的经验和技能足以媲美美国的大数据领军机构。而且该行业对大数据的投资一直维持着良好的势头。英国的一些初创公司也是欧洲在大数据方面的领先者,他们除了采用大数据外,还根据来自社交媒体和B2C服务的大数据开发了新的商业模式与价值。此外,油气、公用事业和制造等垂直行业也逐渐开始在传感器数据、遥感勘测、业务数据流等领域采用大数据,而零售业迟迟没有在大数据应用方面进行投入。英国政府正在开放数据领域树立起领导地位,而开放数据行动的动力主要来自信息透明度、信息隐私、市民可获取信息的程度,以及欧洲监管的变革。英国政府此前曾参与可以被认为是大数据项目的超大型IT项目,但因各种各样的原因,这些项目并未取得成功且出现了预算超标和延期的情况。不过,开放数据行动正在推动海量大型公共数据集的公开化,最终会促使英国政府制定战略性的大数据措施。 随着大数据应用的逐步升温,2014年开始欧盟开始大力呼吁各成员国积极发展大数据,并宣布,未来将采取一些具体措施发展大数据业务。例如建立大数据领域的公私合作关系,资助推出具有颠覆意义的大数据理念;依托“地平线2020”科研规划,创建开放式数据孵化器;就“数据所有权”和数据提供责任作出新规定;制定数据标准,找出潜在问题;成立多个超级计算中心;在成员国创建数据处理设施网络。欧盟认为,此前有调查显示大数据的发展还存在不少问题,主要是缺乏跨境协作,基础设施和融资机会不足,缺少数据专家和相关技能,法律环境过于零散和复杂等。负责欧洲数字化议程的欧盟委员会副主席内莉克勒斯-斯米特说,大数据概念可能会引起一些负面想法,但我们应看到大数据积极的一面,欧盟各国都应积极发展大数据。欧盟认为,大数据已经在医疗卫生、能源、农业等领域将产生巨大影响,预计2015年与全球大数据相关的市场规模会达到169亿美元,在欧洲会创造大量就业岗位。虽然也有人担心,大数据的发展会带来暴露个人隐私等众多问题。 2.2国内应用现状 2013年可以说是“中国大数据元年”,随着数字信息化时代的迅猛发展,信息量也呈爆炸性增长态势。在人类充分享受信息化带来的资讯、方便和快捷时,也使得全球的数字信息资源正进入到一个前所未有的快速增长期。据IDC统计,2011年全球数据量已达到1.8ZB,相当于全世界人均产生200GB以上的数据,到 2016年中国大数据市场规模将达6.17亿美元,而全球规模将达238亿美元。在这汹涌来袭的数据浪潮下,社会各个领域也将开始其数据化进程。无论电力企业还是其它企业、政府,都将不可避免的进入“大数据时代”。作为全球第二大经济体的基础能源支撑体系,电力企业概莫能外。 大数据的火爆,带动了国内学术界、产业界和政府对大数据的热情。2011年以来,中国计算机学会、中国通信学会先后成立了大数据委员会,研究大数据中的科学与工程问题,科技部的中国云科技发展“十二五”专项规划和工信部的物联网“十二五”发展规划等都把大数据技术作为一项重点予以支持。其中工信部发布的物联网“十二五”规划上,把信息处理技术作为4项关键技术创新工程之一被提出来,其中包括了海量数据存储、数据挖掘、图像视频智能分析,这都是大数据的重要组成部分。而另外3项关键技术创新工程,包括信息感知技术、信息传输技术、信息安全技术,也都与“大数据”密切相关。 在应用方面,国内企业已经开始积极探索大数据业务研究和实际应用。2013年开始国内各界开始大力投入大数据的研究和应用。金融、电信、物流等传统行业都在积极借助大数据的力量,帮助企业实现转型,而电子商务企业更是成为大数据应用的前沿和创新者。中国三大通信运营商都在结合自身业务情况,积极推进大数据应用工作,并取得了较好的进展。阿里巴巴提出要做中国数据分析第一平台,通过掌握的企业交易数据,借助大数据技术自动分析判定是否给予企业贷款,全程不会出现人工干预。据统计,利用大数据优势,截至目前阿里巴巴小微金融公司已经放贷300多亿元,坏账率约0.3左右,大大低于商业银行。 从研发方面看,目前我国能够处理大数据的企业并不是很多。在大数据、分布式计算、数据分析等领域具备核心竞争力、自主创新的企业更是凤毛麟角。大数据的热潮触发了一场思想启蒙运动,使得“大数据是资产,不是包袱”、“要拿数据说话”等观念逐步深入人心,改变了以往不重视数据积累,不相信数据分析等认识。有了这种思维模式的改变,相信我国大数据的应用前景会非常广阔。 在电力行业,大数据已经被视作企业战略层面的重要议题,国家电网公司就在北京亦庄、上海、陕西建立了三个大数据中心。电力大数据是一场变革,它不仅改变了电网、厂商的发展,还改变了电力系统今后的运作方式。大数据的主要作用除了可以帮助电力企业更准确地了解电力用户动向,还将在很大程度上影响电力行业的决策和解决方案。早在2010年,国家电网公司就制定了云计算技术研究框架,组织开展了关键技术、应用模式研究与试点建设,成果已在公司应用,为电力大数据应用奠定有利基础。随后在2011年国家电网公司“海量数据管理平台”、“非结构化数据管理平台”试点建设工作顺利通过XXX信通部验收。2013年初,国家电网公司成立了大数据工作组,组织相关公司进行国家电网公司大数据应用研究、大数据建设指导意见编写,形成了国家电网公司大数据应用研究报告和国家电网公司大数据应用指导意见。 与其相辅相成的是,电力行业对大数据的需求,其迫切性也大大超越其它基础能源行业。中国电力大数据发展白皮书指出,首先,在电力生产环节,风、光储等新能源的大量接入,打破了传统相对“静态”的电力生产,使得电力生产的计量和管理变得日趋复杂。其次,电能的不可储存性,使得电力工业面临极其复杂的安全形势。电能的“光传输”特性,瞬间的电网失衡会造成无法挽回的损失。再依靠“人工设备经验判断”的半自动生产经营方式,电力系统的生产经营人员将承面临着无法承受之重。第三,在电力经营环节,随着下一代电力系统的逐步演进,高度灵活的数据驱动的电力供应链将逐步取代传统的静止的电力供应链。 综合各方面情况可以看出,电力大数据应用不但具有坚实的数据基础和应用基础,同时也是电力企业自身进一步发展的需求,也是更好为社会经济发展作出贡献的要求。尤其在近年来快速发展的智能电网领域,电力大数据需求体现的更为迫切。大数据时代的作者舍恩伯格曾说,可以抽象地认为,智能电网就是“大数据”这个概念在电力行业中的应用,就是通过网络将用户的用电习惯等信息传回给电网企业的信息中心,进行分析处理,并对电网规划、建设、服务等提供更可靠的依据。电力大数据将是利用大数据存储、整合、计算、应用四类核心技术,驱动电力公司信息技术平台和业务应用的升级改造,扩展电网对数据的传输、容纳和处理能力,填补在非结构化数据分析与利用、海量数据挖掘等领域的空白,而达到提升电力公司在数据资源价值挖掘的整体水平,促进业务管理向着更精细、协同、敏捷、高效的方向发展,是未来几年电力企业和政府对电力行业信息化的共同要求,据20112015年中国电力信息化行业市场形势及其上下游行业关系分析数据显示,2013年电力信息化投资规模为288.01亿元,与去年同比增长15.3,预计2014年电力信息化投资规模将达到336.11亿元,而基于大数据方面的研究和应用将占有重要地位,市场发展潜力巨大。 2.3技术现状 目前,在信息化较早、数据积累较多的行业,如互联网、电信、金融等领域,大数据技术已经初步显示出对行业发展的重大影响,结合电力应用,对大数据进行的研究和应用技术来看,主要集中在以下几个方面 (1)大数据体系架构及共性基础技术的国内外研究现状 大数据体系架构及处理技术 大数据软件体系结构可分为数据采集与预处理、数据存储和管理、数据分析和挖掘等几个方面。在数据采集和预处理方面,针对管理信息系统中的异构数据集成、Web系统中的实体识别和DeepWeb集成、传感网络数据融合技术已有很多研究工作,如Data Flux、Data Stage等。在大数据存储和管理方面,当前普遍采用的是分布式文件系统和分布式数据库。分布式文件系统涉及高效元数据管理技术、存储可扩展技术、针对负载的存储优化技术、基于存储器件的优化技术等;分布式数据库包括事务型数据库、NoSql数据库和分析型数据库。当前大数据处理的典型技术包括HBase和Hive等查询分析系统,MapReduce和Hadoop等批处理系统,S4和Storm等流处理系统,Pregel等图计算系统。由于大数据处理的多样性和复杂性,学术界和工业界不断研究和推出新的大数据计算模式和平台,重要的发展趋势包括Hadoop平台与其他计算模式的融合、多样性混合计算模式、基于内存的大数据处理技术。数据分析和挖掘技术方面,针对Hadoop分析功能薄弱的特点,IBM将R语言与Hadoop进行集成,Apache推出了基于Hadoop的算法库Mahout,能够完成的频繁项集、分类、聚类等传统机器学习和数据挖掘任务。虽然大数据处理技术得到了很大的发展,但是还需要进一步研究原先由于软硬件限制而无法实现的数据分析和挖掘方法,如大规模的关系和时序数据的分析处理,以及多源数据异构融合处理。另外,智慧城市综合能源信息服务平台大数据应用存在各种类型的混杂数据、不同特性的分析任务以及严格的服务响应需求,这对大数据体系架构和处理技术提出了新的要求。 可视化技术 可视化是大数据分析的重要手段,同时大数据也对可视化技术提出了新的挑战。目前的大部分可视化技术,如多尺度分析、图布局算法、文本可视化等,并不是都有很好的可扩展性。面对大数据的挑战,可视化技术需要做出相应的调整。实际应用中存在大量高速时序数据,而且这些数据的维度都很高,如何对这样的数据进行可视化还没有得到很好的解决,也是亟需研究的问题。 (2)数据的存储处理与用电行为特征分析的国内外研究现状 数据索引和存储技术 学术界对多维数据索引已经开展了大量的研究工作,如R-树,M-树等,其中Jagadish等人提出了一种基于数据划分的B树多维索引技术。以用电负荷数据为例,结合用电负荷时间序列的高维度特点,目前研究主要使用离散傅立叶变换和奇异值分解等降维索引的方式,但对大数据的分布式处理考虑不足。在数据存储方面,针对具体的大数据处理场景,通过对存储模式进行改进及增强可提高数据的处理效率。由于用电负荷数据存在着多种形态、频度,如何构建合理的存储结构以满足用电负荷数据的需求,已成为新的研究热点。当前,存储、索引的统筹设计也是适应海量高维时序数据的方向之一。 用户聚类与关联挖掘 典型的常用聚类方法包括经典的模糊聚类、神经网络聚类,以及谱聚类、核聚类等方法。关联分析是在聚类等手段的基础上分析信息内在关联的手段,一般基于FP Tree及频繁项集等分析方法。虽然聚类和关联分析已经得到深入研究,但是在大数据分析中使用较少。对于智慧城市用能大数据如何结合具体业务进行聚类和关联分析还亟待研究。 用电行为分析 目前国内外的研究主要集中在高频用电数据特征、居民用电行为偏好特征以及用电行为动因上,基于高频用电数据的用户用电行为分析研究也是目前研究的一个重点方向。 (3)智能用电数据服务业务分析的国内外研究现状 基于大数据的智能用电服务相关应用技术的国内外研究现状和发展趋势可以从以下几个方面进行初步分析 能效服务 国内外学界对节电等能效服务分析主要从配电和用电两个方面开展了研究。在配电侧,主要研究通过无功优化、最优潮流、网络重构、分布式电源接入等方法降低配电网络损耗达到节电目的。在用电侧,则主要研究通过需求侧管理、电价等手段达到节电目的。 大数据技术具有强大的数据存储与处理能力,可以极大程度上提高电力运行调度人员实现节能调度的能力。未来可以利用大数据技术对配电端的数据进行整合,准确描述智能电网用电需求、用电规律,指导并调整发电侧的发电计划,从而达到节电降耗目的。目前国家电网公司已建立全国级电能服务平台,正逐步建立省市级电能服务平台,未来可实现大型工商业、居民用户用能数据的统一监测与分析,全面掌握用户能效水平并提出优化建议。 用电预测 近年来,数据挖掘技术在用电预测领域已经开展了广泛的研究和应用。国内外研究主要集中在预测数据预处理、影响因素属性约简、构建用电预测模型等方面。由于影响用电预测的因素较多,采用单一的数据方法有可能会忽略某些隐性规则对用电预测的扰动,因此采用多种智能预测方法协同工作的方式能够较好地避免此问题。随着清洁能源接入、双向互动服务、用电信息采集等新技术的发展和应用,智能电网环境下针对单个用户的用电预测必将更加复杂,同时也为大数据技术在用电预测的应用提供了数据支撑。 需求侧管理 国外自20世纪70年代开始研究推广了电力需求侧管理,采取技术和经济激励等手段实施节约用电和移峰填谷措施。目前电力大数据已经开始采用将用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物里的供暖特性等进行综合分析,确定最优运行和负荷控制计划,对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制,并通过合理的电价结构引导用户转移负荷,平坦负荷曲线。并且以大数据用能分析为基础通过对电力系统生产运行方式的优化、对间歇式可再生能源的消纳以及对全社会节能减排观念的引导,减少电量消耗和电力需求。 3 试点区域发展现状 3.1区域现状 XXXXXX生态城是中国、新加坡两国政府的战略性合作项目,作为世界上第一个国家间合作开发建设的生态城市,它将为中国乃至世界其他城市可持续发展提供样板。 XXXXXX生态城管委会表示XXXXXX生态城通过大数据来指导智慧城市建设,使城市建设焕发出新的活力。生态城园区已搭建起各种传感器网络,并通过传感器搜集到的大数据信息来指导生态城市的建设。XXXXXX生态城正通过信息化技术,使“大数据”代替过去单一、固定的规划建设模式,成为生态城市发展新的“智囊团”。 生态城园区供电面积30余平方千米,投运变电站2座,供电线路20条,公变台区137座,专变台区207座;高压用户178户,低压用户13479户;地区月供电量555.66 万kWh,地区月售电量534.1万kWh,整体地区线损率3.87;清洁能源接入9处,其中光伏接入5处(家庭光伏3户)、风电接入点2处、微网储能2处,清洁能源月发电量194万kWh。供电范围覆盖金融、贸易、研发、制造、服务、居住等各类产业,国家动漫园、国家影视园、环保产业园、生态科技园、信息产业园落户生态城,各产业园区功能定位清晰,风、光、冷热电等清洁电源占比达到34.92,可再生能源使用率高,电力大数据应用价值大。 3.2系统现状 XXX于2010年1月启动智能电网综合示范工程建设,集中示范智能配电、智能发电、智能用电和信息通信领域的先进技术,已完成信息交换总线、调度自动化系统、配电自动化系统、微网能量管理系统、用户用能服务系统、用电信息采集系统、生产管理系统、营销系统、95598客服、地理信息系统、电能质量监测系统、生产抢修平台、电动汽车运营管理平台、可视化平台、智能楼宇等系统的建设,经过2012~2013的持续完善提升建设,XXXXXX生态已成为国际上覆盖范围最广、功能最齐全的智能电网示范工程。 园区信息交换总线基于IEC61970/61968标准构建配电网全网数据模型,综合采用统一通信协议、信息交换总线、中间件等集成方式在构建的完整配电网基础上开展互动化应用,目前已完成七个系统的信息集成 配电自动化系统通过信息交换总线发布配网实时数据、配网日/月指标数据; 调度自动化系统通过信息交换总线发布厂站图模数据; 地理图信息系统通过信息交换总线发布图模数据,订阅配网实时数据; 95598客服通过信息交换总线发布客户报修数据/工单; 信息交换总线接入XXX市公司数据中心以请求/应答方式发布生产管理系统设备台账信息、营销系统用户信息; 生产抢修平台通过信息交换总线发布故障工单数据、停电范围定位等数据; 2014年初,国家863科技项目落地项目--智能配用电园区系统集成示范工程开始建设,预计2014年底完成智能小区、智能用能、园区综合能量管理系统的建设,信息交换总线增加七个系统的信息集成 用电信息采集系统通过信息交换总线以请求/应答方式发布实时负荷/功率、配网电压合格率、低压日用电量、线损等信息; 智能用能系统通过信息交换总线发布重要用户用电信息及设备信息; 智能小区用能管理系统通过信息交换总线发布小区电量/电费、功率、负荷等信息; 电能质量监测系统通过信息交换总线发布各监测点实时信息; 电动汽车运营管理平台通过信息交换总线发布充电设施、充电站、充电桩信息; 微网能量管理系统通过信息交换总线发布智能终端装置实时信息; 园区综合能量管理系统通过信息交换总线订阅八个系统信息,发布多级能源预测信息、单一能源状态预测分析、多级能源优化控制、微电网实时调节信息; 图3-1XXXXXX生态城园区智能配用电园区系统集成图 3.3数据现状 目前,XXX生态城园区中低压数据资源整合进度较快,低压营配数据整合完成13万多条,已实现电表、配变、配电变电站、配电开关站、电能质量等信息化的覆盖;配网监控、配网生产、电能质量、客户管理、新能源及电动汽车充换站监控等信息系统已完成建设,智能用能、园区综合能量管理系统于2014年底完成建设。其中,配电自动化系统实现了单个量测246点/天的采集存储频度,用电信息采集实现了96点/天的频度数据采集存储,电能质量监测系统实现了8000点/天的频数据采集存储,2014年底将达到24000点/天,园区各生产系统总计积累了8TB结构化数据容量,73TB非结构化数据容量,并以每年20的速率增长,可为大数据平台应用和研究提供丰富的数据基础;园区信息交换总线已完成7个系统、1个数据中心的接入,2014年底接入系统将达到14个,为大数据平台提供了坚实的通道基础。 4 建设目标 该项目是一项内涵丰富、涉及面广、数据接口多、体现国家电网公司在智慧城市、新能源、大数据等交叉领域研究成果的综合性项目。本项目以实现智慧城市信息互联互通、活化企业数据资产、提升社会认知度、居民感知度和促进新理念、新模式与新技术的融合为最终目标。 具体建设目标如下 1、打破新能源数据及电力系统数据与社会等外部系统的信息壁垒,实现对园区能源、市政等相关系统的信息共享和大数据处理,全面实现智慧城市能源信息支撑。 2、深度挖掘能源互联网的各类应用与业务模式,丰富电网互动内容、拓宽服务渠道、活化企业数据资产,提升电力企业服务能力,实现能源数据价值变现。 3、提供开放的平台应用开发接口API,为吸引社会力量参与智能电网和智慧城市应用开发提供数据支撑,提升社会力量广泛参与信息服务平台建设与运营的积极性。 4、开展覆盖生态城的多方位、立体化的智能电网成果宣传展示,使XXXXXX生态城智能电网创新示范区成为支撑智慧城市,持续提升居民对于智能电网高水平能源服务的感知度,展示智能电网成果的重要手段和窗口。 具体建设指标如下 1、接入系统个数信息服务平台支持接入8个以上电力相关及社会相关系统的数据。 2、建设容量支持有效存储数据量210TB以上。 3、服务对象覆盖园区的政府、80以上的专变用户、100常住居民用户、电力公司以及二次开发公司5类用户。 4、服务内容提供能源信息综合应用服务6项以上,并提供服务于二次开发的API接口,有效提升电力公司精益生产管理水平以及服务能力,活化企业数据资产,极大提高企业居民对智能电网的感知度和认可度。 5、服务方式支持门户网站、移动应用、OTT、API等接口交互等云服务发布方式。 6、展示方式通过互动化营业厅展示大屏、智能化展区、微博、微信、短信、门户网站等方式实现覆盖生态城的多方位、立体化宣传展示,使用户可持续性、全面了解创新示范项目进展情况及建设成果。 5 项目建设方案 5.1建设原则 1、充分利用XXXXXX生态城现有系统集成优势的原则 XXXXXX生态城经过智能电网示范工程的建设,打造了良好的智能电网基础,如建成了较为完善的专业自动化系统,实现了基于信息交互总线的电网自动化系统集成等,为开展本项目的示范建设提供了良好的条件。充分利用当前的自动化建设条件,将显著有利于本项目降低建设投资,缩短建设周期,提高项目实施效率和降低建设难度。 2、遵循标准化和开放性的原则 项目建设的技术标准,严格遵循国家标准和行业标准,国家标准和行业标准暂未确定的,参照IEC、ISO 等相关国际标准。项目建设过程中还将逐步明确并制定相关的标准规范体系,包括数据规范、编码规范、平台功能规范、接口规范、管理制度等相关规范,以利扩展。 3、遵循项目建设模式创新、运营模式创新和技术创新并举的原则 创新示范工程在注重技术创新的同时,尤其要注重项目建设模式和运营模式的创新。数据服务平台建设的涉及面广,相关方多。从数据来源来说,既涉及电力系统内部各专业部门,也涉及政府社会系统的相关方;从服务对象来说,涉及政府、企业、居民和电力公司等各方。因此本项目的建设必须依靠各相关方的参与与配合,在实施过程中尤其要注意同各相关方的配合,创新合作模式,调动社会力量,共同实现项目建设,并保障项目后续运营的持续性。 4、坚持电力行业应用开发服务于智慧城市发展的原则 根据智能电网在智慧城市发展中的定位,基于大数据平台深入挖掘智能电网的应用功能,从智能电网数据发现的角度分别面向社会各界对象提供其需要的智能电网领域综合应用,为智慧城市发展提供电力行业服务,促进XXXXXX生态城智慧城市的发展。 5.2系统架构 5.2.1总体架构 智慧城市综合能源信息服务平台基于大数据、物联网、云平台架构体系,整合生态城区域内的包括配电自动化系统、调度自动化系统、海量数据中心、用电信息采集系统,营销应用系统等原有电力系统以及包括自动需求侧响应系统、智慧家庭管理系统以及多级能源协调控制系统在内的新增子项系统的电力信息数据,综合采集政府云数据服务平台提供的市政、能源、交通等外部数据,采用分布式存储技术,通过流计算框架、分析引擎等大数据相关基础服务,为电力公司、政府部门、企业及公众提供公共服务、政府管理、能源供需、节能减排、电力企业综合应用等相关应用及展示服务。 具体如下图

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