大数据技术在全球能源互联网建设中的深度应用和创新发展

    工业和信息化部发布了《大数据产业发展规划（2016－2020年）》。参照该规划指导思想、发展目标、重点任务、重大工程、保障措施等内容，聚焦电力大数据与大电网智能监控领域，以期促进大数据技术在全球能源互联网建设中的深度应用和创新发展。

 

    中国电力科学研究院电力系统研究所

 

 

    为了有效应对日益严重的环境污染、气候变化及能源危机问题，以电网为核心并深入融合可再生新能源技术和互联网信息技术的能源互联网，是实现广泛互联、高度智能、开放互动的未来能源利用新模式。2016年2月，为推进能源互联网发展，国家发改委、国家能源局下发了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，其中重点任务之一就是推动能源与信息通信基础设施深度融合。

 

    在可再生能源高渗透率及能源互联网发展趋势下，电网将呈现出更加复杂的随机特性、多源大数据特性及多时间尺度动态特性，大电网扰动冲击范围及协调控制难度增大。2017年1月，能源局发布《能源发展“十三五”规划》，强调了更加注重系统优化、积极构建大电网智能监控系统。“十三五”期间要积极推动能源、信息、大数据等领域新技术深度融合，推进电网信息物理系统的高效集成和智能化调控，助推大电网智能监控系统建设。

 

    因此，要实现巨型电网的智能分析和控制，需要全面依托大数据技术，改变传统思维范式和科研模式，采用全新的方法路径，解决目前电网分析与控制领域所面临的诸多机制性问题，建立信息驱动的大电网态势感知与智能控制新模式，实现大电网主动式全景安全防御。

 

 

 

    全面贯彻“一带一路”和“互联网+”国家创新战略，面向全球能源互联网发展新格局、大型能源互联工业系统智能分析与控制等重大工业发展趋势。以大数据、人工智能为核心技术支撑，以提升大电网安全和智能水平、加强技术产品研发、深化应用创新为重点，打造数据、技术、安全、节能与智能协同发展的自主产业生态体系，全面提升能源互联网大数据的资源掌控能力、技术支撑能力和价值挖掘能力，加快建设大电网智能监控系统，有力支撑全球能源互联网建设。

 

 

 

    应对能源互联网多源大数据和智能调控挑战，聚焦大电网智能监控国际发展前沿。以国家电网公司、中国电力科学研究院为主体，强化创新能力，提高创新层次，集中攻克电力大数据智能应用关键技术。加强能源互联网大数据技术、应用和商业模式的协同创新,打造具有全球竞争优势可信云与能源大数据产业集群。

 

 

    发挥我国电网规模大、信息采集平台完备的优势，以国家战略、能源格局、工业发展为牵引，加快能源互联网大数据核心技术攻关及在关联行业的应用。

 

 

    汇聚全球大数据技术、人才和资金等要素资源，坚持自主创新和多元合作相结合，促进跨行业、跨领域、跨地域大数据应用，形成良性互动的产业发展格局。

 

 

    发挥国家电网公司和中国电力科学研究院在能源互联网大数据产业创新中的主体作用，加大政府、国家电网公司政策支持和引导力度，营造良好的政策、法规、科研环境，形成政产学研用统筹推进的协调机制。

 

 

    2017年，紧密围绕能源互联网和人工智能领域前沿学术热点和发展趋势，汇聚国内外电力系统和人工智能领域顶级专家学者及产业界先锋，打造集“产—学—研—用”于一体的智慧能源系统高水平综合交流平台，成立中国人工智能学会智慧能源系统专业委员会。

 

    到2018年，形成自主可控的大数据与大电网智能监控系统全面解决方案、技术体系和（国际）标准规范，在大电网智能监控的环境感知、特种通讯、智能云端、智能分析、智慧服务等方面突破一批关键技术，为构建信息驱动、主动防御、精准控制的巨型能源智慧管理系统奠定基础。推进基于大数据和人工智能技术的大电网智能监控机器人重大工程示范项目建设。

 

    到2020年，基本形成以自主可信云与能源互联网大数据为主体的产业生态体系，打造具有全球竞争优势的可信云与能源大数据产业集群。促进新能源和绿色能源的广泛消纳，进一步提升资源汇聚、数据整合、存储管理、分析挖掘、安全保障、按需服务等能力。

 

 

    促进大数据与智慧能源系统的新机理新体制与标准体系建立

 

    大电网智能监控的信息流形态、功能架构及标准，大电网智能监控的能量流形态、功能架构及标准，多能流融合建模仿真及分析方法。大电网智能监控的信息流和能量流融合及交互机制，抽象与统一，耦合特性建模、仿真和安全特性分析。形成巨型能源互联系统的综合能量管理系统框架及标准体系。

 

 

    大电网综合环境监测技术，在已有的广域同步测量技术基础上，针对不同工况和场景态势评估与控制需求，提出能源互联网所涉及的各种电源侧、电网侧、负荷侧、环境等信息广域同步测量方案。智能测量终端对设备状态、系统安全水平、潜伏故障及风险具有智能分析与诊断，并支持实时数据的远传。

 

 

    由于能源互联网的广域、紧急和工业控制对空间和时间的要求苛刻，需要采用高安全、高可靠的大颗粒业务传输模式。分布式高精度全景同步录波数据融合与反演技术，高性能大电网智能监控时空一体化特种通信和组网技术，面向大电网智能监控的智能云端协作关键技术及系统。同时采用分层分域（核心、骨干、接入）、大容量低时延的网络架构。

 

 

    针对巨型能源互联系统的智能管控问题，突破可信云计算服务器和安全技术，研究可信网络和可信实体框架，大电网可持续演化的智能化软件理论、方法和技术，大电网智能驾驶系统的软件体系结构和支撑技术，面向大电网调控的智能化集成化软件互操作平台。

 

 

    完全基于能源互联系统的广域测量信息，电网大数据全息地图获取与状态信息聚合技术，大电网大数据深度挖掘与时空模式发现技术。大电网大数据类人智能感知与强化深度学习技术，进而实现状态、事件、环境等要素之间的广义关联分析，主导特征提取。大电网的智能驾驶形态与情景交互关键技术。

 

 

    大电网复杂时变场景的高效虚拟映射与绘制引擎，大电网全景运维态势协同感知与态势图构建技术，实现不同场景的安全态势感知和评估。虚拟建模技术，如拓扑结构识别、关联关系刻画、主控对象浓缩、参数跟踪辨识等。大电网时空一体化智能协同控制技术，广域协调控制建模及鲁棒优化算法,并动态跟踪时空演变轨迹进行自适应控制。大电网多源大数据综合智慧服务模式与系统框架设计。

 

 

    能源互联网多源时空大数据融合技术，如统一时标、统一建模。大电网智能监控机器人功能规范与标准，大数据支撑平台构建及通用算法移植，重特大事故时空一体化协同监测与紧急控制。智能监控机器人的人机接口技术，如人机界面、语义理解、语音合成与识别、图像识别与处理、机器翻译等技术。还包含人机接口装置和交互技术、监控技术、远程操作技术、通讯技术等。开展大区电网的智能监控机器人样机研发和工程示范。

 

 

 

    电力大数据技术的发展应博采众长，用创新探索跨界合作新模式。加强国际合作，加快技术创新，促进复杂网络、应用数学、深度学习、人工智能、关联科学、信息通讯和大数据技术的深度融合。推动建立电气工程与信息通信领域、应用数学、复杂网络、数据分析等多领域的协同创新队伍。

 

 

    建立涵盖业务部门、科研机构、专业院校、产业单位等在内的联合攻坚团队。依托国家和国家电网公司重大科研项目，联合多学科理论和技术优势，开展大数据研究尤其需要加强跨学科研究与合作。鼓励高校培养适应创新要求的多学科交叉人才。

 

 

    做好智慧能源系统的大数据宏观产业布局和顶层框架设计，促进智慧能源系统信息采集、网络通讯、大数据平台、智慧应用和人机交互等产业链的龙头企业和创新型中小企业。推动电力大数据基础设施和支撑服务平台建设，完善大数据智能分析和综合服务体系。创造良好的电力大数据和智慧能源产业发展环境，推动建立智慧能源系统良好生态体系。助力“一带一路”“互联网+”和全球能源互联网建设。