智慧能源(电力)大数据平台建设方案

智慧能源(电力)大数据平台

建设方案目录01背景和建设目标02建设情况分享03功能拓展和技术展望背景与建设目标十九届五中全会提出：“十四五”经济社会发展主要目标：双循环发展政府职能转变数字化发展绿色低碳发展能源发展++依托数字化发展做好能源大数据的管理与服务工作，服务绿色低碳发展，促进国内国际双循环，辅助政府进行职能转变。生产生活方式绿色转型成效显著能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高主要污染物排放总量持续减少加快发展现代产业体系，推动经济体系优化发展 →推进能源革命，加快数字化发展。形成强大国内市场，构建发展新格局

→畅通国内大循环，促进国内国际双循环。全面深化改革，构建高水平社会主义市场经济体制 →转变政府职能，推动有效市场和有为政府更好结合。推动绿色发展，促进人与自然和谐共生 →加快推动绿色低碳发展，全面提高资源利用效率。建设背景建设背景在国家新基建政策的出台下，各省纷纷开展能源大数据中心的开发和建设2015.9国务院印发《促进大数据发展行动纲要》《纲要》明确，推动大数据发展和应用，在未来5至10年打造精准治理、多方协作的社会治理新模式，建立运行平稳、安全高效的经济运行新机制，构建以人为本、惠及全民的民生服务新体系，开启大众创业、万众创新的创新驱动新格局，培育高端智能、新兴繁荣的产业发展新生态。2017.12中共中央政治局就国家大数据战略进行第二次集体学习推动实施国家大数据战略，加快完善数字基础设施，推进数据资源整合和开放共享，保障数据安全，加快建设数字中国，更好服务我国经济社会发展和人民生活改善。2016.9工信部印发《大数据产业发展规划（2016－2020年）》《规划》围绕“强化大数据产业创新发展能力”一个核心、“推动数据开放与共享、加强技术产品研发、深化应用创新”三大重点，完善“发展环境和安全保障能力”两个支撑，打造一个“数据、技术、应用与安全协同发展的自主产业生态体系”，提升我国对大数据的“资源掌控、技术支撑和价值挖掘”三大能力。2017.12内蒙古自治区人民政府办公厅印发《内蒙古自治区大数据发展总体规划（2017-2020年）》2019年底，山东省发改委、省能源局成立山东省能源规划发展研究中心，并同步建设山东省能源大数据中心。2020.9河北省发展改革委印发《河北省能源大数据中心建设工作方案》，将运用“互联网+”思维加快建设“绿色、智能、创新、融合、开放、互动”的省级能源大数据中心，即“智慧绿能云”平台。2020.6天津发布了《天津城市能源大数据发展白皮书2020》（以下简称《白皮书》），这是国内首个城市能源大数据发展《白皮书》建设目标构建能源全数据基础实现数据算法应用打造产业生态体系1通过大数据技术实现电力能源产业的数据全掌握打通电力“发-输-配-用”数据链条，实现从电力生产起点到消费终端整体运行态势的全面掌握2通过大数据、云计算等技术实现数据算法应用3通过大数据技术赋能现代电力产业生态体系协调资源、产量、传输能力、消费需求之间的平衡关系；实现辖区电力整体运行态势的综合分析，辅助政府治理能力现代化水平，提高电力能源规划监管能力，全面提升辖区电力系统经济效率通过电力和大数据技术的融合与应用，实现电力全流程管理的科学化和智能化，构筑清洁、低碳、安全、高效的现代电力产业体系建设意义通过能源大数据平台，实现多源数据采集、数据管控、数据共享交换、数据分析、数据挖掘、数据服务等核心价值，推进能源数据资源整合、利用、共享01020304打破数据的业务壁垒与行政壁垒，建立统一的数据共享交换体系推进数据资源整合，构建强大的数据仓库搭建数据治理框架体系，提供数据质量保障引入数据战略顶层规划，形成辐射带动示范引领效应服务对象以政府、企业、第三方服务机构为服务对象，以政府工作平台、智慧决策平台、展示宣传平台为功能定位，以数据指标库为基础，分别设计各个平台的业务功能，可分辖区进行指标归集和功能归集。宣传展示平台政府工作平台电力及新能源大数据中心管理决策平台管理员驾驶舱/移动端/PC前端运行决策分析/规划决策分析/经济电力指标分析/能效分析/发用电预测/发用电计划/……平台总览/发电板块/输电板块/用电板块/交易板块/……生产实时数据库/运营数据库/指标统计数据库/政策文件库/基础数据库/电力数据/新能源数据/部门业务数据/……建设情况分享系统架构大屏/PC/移动端展示系统亮点定期报送实时发送资源数据传输数据生产数据消耗数据电力新能源资源数据输送数据生产数据消耗数据海量业务数据人工填报系统对接+数据存储数据加密数据传输丰富的传输协议支持多数据源多渠道的数据收集服务数据收集数据路由数据解析数据校验数据存储基于规则引擎的数据路由、解析、校验处理数据采集层数据展示层业务应用服务层电力行业数据展示后台服务资源分布企业布局企业运行情况分行业运行情况分行业智能分析预测大数据平台管理服务大数据分析层运行态势分析多能数据整合分析风险预测决策支持基于大数据流式计算引擎+丰富算法服务基于微服务架构基于成熟的前端框架存储层HDFS系统架构1/2能源大数据集成平台海量数据数据采集多样化采集方式文件上传+应用监控管理服务多种数据源及传输渠道人工填报文件上传系统对接高并发接收海量数据灵活的规则引擎+模型化数据模型化多样化数据存储丰富的电力指标库及数据分析提供负载均衡支持上万节点的数据传输数据模型灵活可配置灵活适配各行业数据模型校验规则灵活可配置灵活适配电力行业多种数据模型适用于不同场景的数据解析和校验不同行业不同设备独立建模监测数据数据建模基于模型的数据解析和存储基于HDFS搭建的数据仓库&集市利用关系型数据库存储数据模型定义使用时序库存储监测数据使用消息队列进行数据路由和缓冲使用缓存数据库增强高并发性能电力总量类电力结构类电力效率类电力市场类…系统架构2/2数据采集层支持人工填报第三方系统平台对接支持文件上传大数据存储层HivePostgresqlHBaseHDFSMySQLTSDBRedisMongoDBElasticsearchMQ大数据分析层SparkMLTensorFlow+KerasFlinkML机器学习SparkSteamingFlink实时分析HiveFlink批量分析电力指标库电力算法库规则引擎业务应用服务层输电板块电力交互用电板块发电板块前端交互层用户管理&权限配置SparkSteaming应用管理&日志监控电力行业各类指标展示平台监控管理平台服务配置智慧决策应用运维管理服务平台运维管理服务用户中心配置中心注册中心日志中心监控中心前端：使用SPA框架+组件化前段使用成熟的SPA框架开发通过丰富的前端组件,满足各类展示需求，并提升用户体验。后端：微服务架构+容器部署基于业界流行的SpringCloud微服务框架开发。容器化部署，提升系统可维护性和可扩展性。功能模块八板块-三层级–三平台八板块：电力开发-生产-传输-消费、电力市场、新能源发展、智慧决策、数据服务，共八大板块。三层级：信息分三个层级进行展示，大屏和首页：电力行业重要信息总览；板块总览：各板块内主要信息一览；各模块：详细信息全览。三平台：PC平台、移动端平台、大屏系统；移动端平台提供各板块的全区信息总览。多平台展示通过手机等移动终端随时随地查看各类数据指标、图表、数据分析结果信息；并支持事件推送大屏可视化大屏总览提供自治区电力行业发展及运行概览。展示内容包括全区装机容量、可再生能源装机容量、占比、全国排名；蒙东/蒙西地区电厂建设情况；自治区总装机容量、煤电装机容量、风电装机容量、光伏装机容量的全国排名；发用电平衡情况；各盟市理念装机容量排名；供电可靠性、电压合格率、线损率、十三五电力装机完成率、十三五新能源消纳权重权重完成率、安全运行天数、系统运行频率、持续供电天数；电力行业总产值、电力行业总产值增速、电力行业对GDP贡献率；电力交易；电力消费。大屏总览大屏可视化电力布局电力布局对电力分布信息进行监测与统计；结合高清卫星地图，展示全区所有电厂的分布情况，并对电厂的实时信息进行监测与预警。展示内容包括全区累计装机容量、全区电厂数量、全区年度平均供电煤耗、全区年度火电/风电/光伏利用小时数、全区电厂建设情况、各盟市电厂装机容量、卫星地图、各类型装机容量、电网设备指标。大屏可视化电力运行电力运行反应蒙西、蒙东、电网的运行情况，展示电网的基础设施布局，对自治区不同电压等级的线路、变电站及外送通道的运行状态进行监测与预警。展示内容包括电网频率、本年度统调最大负荷、本年度统调负荷、年度运行指标、年度电力外送、电力生产、输电网运行监测、配电网运行监测、各行业电力消费量、终端电力消费年度变化趋势、高耗能行业电耗情况。大屏可视化新能源发电新能源发电重点反应新能源发展情况，资源量、开发量、弃风弃光率、可再生能源消纳量责任权重、光伏扶贫项目运行情况，并对各地区的资源量和开发量进行匹配分析。展示内容包括风电装机容量、发电量、利用率、风力资源分布；光伏装机容量、发电量、利用率、光照资源分布；新能源装机容量、新能源发电占比、光伏扶贫发电量分析、十三五规划期电力装机容量及发电量结构。大屏可视化电力经济电力经济系统对电力发展指标与经济指标的分析及与全国水平的对比，反应电力行业发展的现代性与经济性。展示内容包括本年累计用电量、用电同比增长、全区GDP、GDP同比增长、各行业电力消费、各盟市终端电力消费量、各盟市万元GDP电耗指数、释放红利、电力占终端能源消费比例、电力经济发展、电力行业与经济发展、各产业电力消费量。PC端（8大模块）与手机APP电力总览电力生产电力传输电力消费PC端（8大模块）与手机APP电力开发电力经济电力交易指标监测PC端（8大模块）与手机APP系统亮点①——涵盖发输配用全过程数据服务提供电力大数据分年、月、日等不同时间维度的数据查询功能，支持参数的自主配置和报表模板的自由定义。智慧决策进行电力全产业链数据的综合分析，结合模拟仿真等技术手段，实现电力行业发展规划的辅助决策功能。新能源发展综合分析各类新能源电站开发、运行及市场化交易情况，评估光伏扶贫项目建设效果，展现新能源发展全貌。电力市场对电力市场的建设情况及运行情况进行综合展示，分析电力市场中三方主体的资金流向以及从电力市场中获得的红利分布情况。电力消费电力传输电力生产电力生产统计分析用电量及分产业用电量，重点关注重点用能行业的区域分布、用电需求及用电成本，对终端用户的用电趋势进行合理预测。结合电网网架图、潮流图等综合展示电网的资产规模、系统运行、供电安全等关键指标，分析电力供需平衡情况。综合展示各类型电厂的基础信息和生产情况，概括电力生产全貌，分析各类电站的生产运行情况。面向相关处室，统计汇总各类型电源、各电压等级线路及变电站项目的审批及建设进度信息，分析电力项目的开发完成情况。

有效打通发、输、配、用以及电力交易各环节之间的壁垒，强化对整个电力产业链的全局性运行监测分析，进而统筹协调电力行业各环节发展建设，充分发挥资源与能源优势。系统亮点②——打破数据源的业务和行政壁垒风资源指标光资源指标电力装机及发电量指标火电厂监测指标外省电量需求指标终端用电量指标电价指标输送电量指标电网系统运行指标电网资产指标电网供电安全指标市场主体指标跨省跨区交易省内交易指标政策发展指标电力建设及投资指标光伏扶贫项目指标人口指标生态指标经济指标主体功能区规划共构建8个一级指标23个二级指标。涉及13个数据源，3种采集方式。打破数据业务壁垒（气象、电力、人口、经济、生态等）和行政壁垒（气象局、电力协会、发改、电网、交易中心等）资源指标01电力生产指标02电力消费指标03电力传输指标04电力市场指标05项目管控指标06光伏扶贫指标07产业发展类指标08风资源指标光资源指标电力装机及发电量指标火电厂监测指标外省电量需求指标终端用电量指标电价指标输送电量指标电网系统运行指标电网资产指标电网供电安全指标市场主体指标跨省跨区交易省内交易指标政策发展指标电力建设及投资指标光伏扶贫项目指标人口指标生态指标经济指标主体功能区规划系统亮点③——非数字化与离线数据建立数据字典表、数据模型表和质量规则表，使用数据模型规范数据；使用质量规则实时校验数据；异常数据通过数据字典中的来源信息追踪到数据源头。常规能源发电模型组数据模型管理电站通用模型组数据字典管理电站基础信息模型生产指标模型来源系统来源表名引入状态优先级引入可行性业务用途数据源联系人数据源访问方式采集周期采集方式字段名中文名格式单位英文名是否可空数值范围类型字段描述运营指标模型燃料指标模型排放指标模型运维指标模型新能源发电模型组新能源自然特性模型电量指标模型能耗指标模型运维指标模型太阳能资源模型风能资源模型电网建设模型组线路规模模型变电设备模型电网安全监测模型组发电量模型电力外送模型…数据字典表设计数据质量管理（详见后页）质量需求质量规则质量监管问题跟踪知识库问题评级数据质量监管规则引擎区域内电力市场运行监测发电主体模型用电主体模型省内交易模型数据资产管理过程数据字典设计指标体系设计数据模型设计质量规则设计模型化存储问题跟踪解决质量需求收集质量监管知识库数据模型数据字典数据仓库质量规则数据字典管理数据资产管理界面数据模型管理数据质量管理质量需求管理质量规则管理质量问题跟踪知识库分组管理模型维护输出引用流程数据采集系统亮点③——非数字化与离线数据

基于PDCA理论建立完整的数量质量检核流程，基于规则引擎技术对数据流转过程中各阶段的数据质量进行检测，形成数据质量报告与问题跟踪机制，创建质量知识库，确保数据质量。数据质量监管技术架构·

收集电力数据质量需求·

评估需求的合理性和完整性·

数据质量需求库1.质量需求·

抽象出电力数据检核规则·

抽象出异常数据处理规则·

抽象出数据异常通知规则2.规则库·

任务调度·

规则引擎·

执行跟踪3.执行检核·

问题数据展示·

问题日志记录·

严重程度评估4.问题数据记录·

问题等级评估·

问题趋势分析·

影响范围分析·

解决方案建议5.数据问题分析·

落实解决方案·

问题跟踪管理·

解决方案更新·

发现新需求6.问题跟踪解决·

数据质量指标库·

数据问题案例库·

问题解决方案库7.知识库支持经验案例补充发现新需求分析记录执行规则化规则模型层系统功能层应用展示层规则库配置管理规则管理问题跟踪知识库管理基线分析耗时分析依赖分析热度分析存储空间数据度量质量监控质量分析日志分析信息提报问题跟踪配置管理优化建议知识库管理动态波动过程监控数据问题集市数据存储层知识库问题日志电力(新能源)数据仓库配置数据Angular+Jquery+CSSSpringCloud+DockerSparkSteaming/FlinkPostgresqlHiveHBase数据质量监管流程（PDCA）：功能性指标支持多种数据源&多渠道的数据采集支持人工填报

支持文件上传支持系统对接量身定制的电力行业展示方案发电情况输电情况用电情况重要指标分析重要指标排名区域装机情况支持海量数据的储存设计大数据存储（HDFS+Hive+HBase）大数据实时&批量分析(Spark/Flink）电力数据智能决策支持电力舆情智能报表辅助决策微服务架构（模块化/可扩展）框架技术先进通用性强，降低开发运维成本平台功能充分模块化设计支持灵活地对现有功能进行扩展功能性指标支持数据爬虫支持非结构化数据处理核心业务并发请求用户数≥30041253支持注册用户数≥1000支持接入数据点位数≥10000个支持系统生命周期内永久保存所有历史数据消息处理能力≥5000条/秒性能指标功能拓展和技术展望能效能耗统计电力交易大数据服务数据运营三维可视化人工智能助手能源数据报告能源安全区块链数据传输大数据分析规划为政府和社会各方提供基于电力大数据的价值信息，建立将电力数据转化为社会公共价值的新模式。形成互惠互利的能源大数据生态圈，通过数据融合进一步挖掘跨行业、跨领域数据价值，持续为改善民生、节能减排、行业发展提供全方位数据增值服务。民生经济金融环境用户数据运营数据开放、共享、融合电力大数据识别住房空置率疫情复工复产指数预测经济趋势评估用户用能情况创新用电服务模式企业信用评价及应用投融资服务重点企业污染防治监测生产异常监测辅助研判

赋能提质增效赋能业务发展赋能国家治理电网运营分析配网规划辅助分析电网发展管理及新能源业务分析施工安全风险预测精益管理分析配网规划辅助分析电网发展管理及新能源业务分析施工安全风险预测客户服务类分析客户体验及营商环境分析客户用电行为异常分析及预警新基建业务分析应用综合能源服务业务分析应用电能替代分析源网荷储友好互动分析能效提升分析社会服务增值业务分析应用

企业信用评价及系统电力看经济宏观经济分析产业经济分析区域经济分析重点企业污染防治监测分析聚焦“赋能提质增效”、“赋能业务发展”、“赋能国家治理”三大核心领域，辅助电网企业、外部企业、政府机关进行决策和形势研判。三维可视化——全景展示高度还原真实世界，将分散的、以二维方式管理的子系统集成到一个平台进行统一管理，使辖区管理更加直观立体。构建面向管理者的全局视图，满足告警查看、调度指挥、模拟推演等多项管理需求，切实帮助管理者提高辖区信息化管理水平和管理效率。三维可视化——线路管廊以三维地图、物联网大数据为基础，集成各项子系统，多维度数据联动监管，动态数据实时监测，异常快速识别响应，全面保证线路和管廊的高效运转。三维可视化——关键节点详细信息以关键节点的智能监控为重点，实现园区、建筑、室内、设备的逐级可视。人工智能助手引入虚拟数据助手“小羊”作为数据分析引擎。采用语音识别、自然语言处理和机器学习等核心技术，直击当下数据分析工具传统拖拉拽方式，用户通过语音或者文字与小羊进行交互，即可对数据进检索或者调出数据分析，帮助管理人员快速查询目标数据，帮助数据分析人员快速洞察数据价值。人工智能类语义识别通过对专有录音进行标注，构建训练数据集，利用神经网络算法训练生成声学模型和语音模型，对专有词汇和用语进行优化训练，构建反馈机制对语音模型进行迭代优化，进而打造智能语音交互功能。语音模型优化声学模型优化自学习训练优化

通过补充大量的电力行业的专有词汇和用语，在现有通用模型中完成模型的增量训练，以提升业务语音识别准确率。

针对识别效果差的人进行专门的数据标注，可以快速提升语音识别率；对于背景噪音嘈杂环境，进行数据标注，训练新的基础声学模型，可以提升模型整体的抗噪性。

系统使用中对识别错误的录音进行修正标注。标注后的录音和文本转存进语音识别模型训练平台，当积累到一定的数据后，系统自动开始进行训练，基于高配置GPU服务器提升并缩短训练时间。能源数据报告数据运营疫情影响分析及复工复产指数行业宏观经济评估报告工作规划展示支持电网建设、运行、维护等详尽展示多种可视化手段对电网规划方案进行呈现建设成果展示聚焦电力管理建设各领域，对电网运行、电力调控水平等重要指标及建设成果进行展示

重点项目展示电力系统重点建设及保障项目对重点项目基本信息、社会效益等重要成果指标可视化重要事件复现支持重点事件的态势回溯，对事件起因、发展过程、处置结果等信息进行直观展示对外工作展示，对内工作指导对外展示整体工作对内指导工作进度能源利用率综合能耗能源安全-重点区域能源监控地图数据融合超大范围高精度高程地图数据各类矢量地理要素数据视频数据集成GB/T28181标准深度集成海康、大华、宇视等主流视频平台集成各类视频资源可在二/三维态势地图上标注摄像头对象对重点区域/电网节点（例如：特高压换流站、特高压变电站、大电厂等）进行三维可视化建模，辅助进行能源安全的常态化管控。能源安全-重点对象保电对重点保障对象（重大会场、重点客户、重点事物）的周边环境、建筑内部详细结构进行三维可视化，辅助管理者精确掌控保障对象电力运行状态。异常事件预警告警多部门信息共享应急资源协同调度保电资源监测保障人员、物资、车辆、设备电力设施监测运行状态运行负荷保电作业监测作业工单的数量、分布、类型、状态等信息支持集成视频监控、电子巡更、手持终端等系统数据

能源安全-电网安全/电厂安全电网安全

电厂安全规划型的安全问题识别薄弱区域/节点容载比分析（年度排序）网架结构问题N-1校验单变单线片区之间转带负荷问题结合地理位置信息、电网分布、电网规模、节点信息、供电范围、拓扑关系等数据对电网安全进行综合分析。可集成电网数据对重点管廊、输配电线路等关键要素进行运行状态的实时监测，有效提升电网安全管控力度。煤库存锅炉安全设备隐患自然因素隐患安全生产环境以电厂三维可视化模型为基础，集成现有的视频监控系统、门禁系统、作业管理系统，提升安全管理效率。能源安全-突发事件集成各类系统或前端设备的实时数据，融合遥感、无人机、三维点云、社交网络等多源数据，对各类突发事件的发生地、实时态势、处置情况等信息进行可视化监测，并面向政府应急管理部门开放数据，形成跨部门、跨行业的自然灾害监测资源共享，为有效提高灾害预警预报能力，为防灾减灾工作提供及时、有效的信息服务。突发事件监测管理卫生安全事件COVID-19鼠疫自然灾害突发事故人设备暴雪沙尘暴大冰雹大数据分析规划大数据分析发输配规划城市规划充电桩规划基于地理信息系统，结合区域电网运行数据、用电情况、区域人口密度、工商业建设情况、车辆运行特性等数据进行综合关联分析，直观反映目标区域电网运行态势、用电总量变化趋势、经济状况、充电设施需求等信息，从而为政府部门在决策领域提供科学依据。利用平台集成的多元数据实现对电网的全景扫描，按照行政区域、电压等级、评估指标等进行诊断分析，全面分析电网薄弱环节，精准定位，有针对性的提出发输配规划建议。为政府部门在产业调整、城市规划方面做出合理决策提供依据，如新城选址、工商业布局等。结合区域人口密度、电动汽车保有量、路网信息等数据进行分析，通过在全自治区维度上对比环比分析电动汽车充电设施建设的薄弱区域，为充电桩规划提供决策依据。能效能耗统计通过对重点用能单位用户电、水、气、热等多种能源进行能耗监控，对企业用能“可观、可测”，监督国家用能政策（如补贴、能源交易）的执行和落地；助力区域整体能源利用效率最优化，实现创新示范与产业发展并举；协助政府以较低能源消费增长创造更多的GDP产出，实现社会经济发展过程的资源节约和环境友好。提供对能耗数据的在线采集、监测和统计分析能耗监测提供总量及强度控制、节能监察、政策发布等功能节能管理010302提供从宏观监测、地区、行业等角度进行有效的统计分析，具备能效分离、对标管理、能效领跑者等功能能效分析

VR技术、数字孪生应用数字孪生和VR技术，以能源大数据平台为核心，将重点电厂生产经营活动及要素进行虚拟数字化，构建包括智能决策、智能监管、智能控制和智能设备等功能，使电厂具备了全面感知、协同优化、预测预警和科学决策的特性，满足管理层面的管控需求。智能电厂数字孪生实体电厂空间虚拟电厂空间

全息投影、VR管理控制人、机器、事物、方法、环境电厂业务领域电厂全业务数据设备燃料控制运行资源检测安全检修区块链数据传输对账是在互联网串联结构下防止数据造假、数据丢失和数据出错的重要手段。区块链技术下，所有业务方的数据完全一致，且实时同步，避免了对账的需求。降低数据验证成本区块链的实时同步机制，避免了串联结构下通过欺上瞒下而产生的漏洞，直接杜绝了业务任何一方的数据造假。防止数据造假区块链的并联结构下，业务各方使用统一数据库结构，数据库之间通过区块链内部机制进行实时更新，系统之间不需要借口开发，节省了接口开发和维护的成本。减少开发成本区块链的并联关系可以解决互联网串联结构下一方业务数据获取完全依赖上游主动性和意愿性的问题。业务任一方的数据发生更新，其他各方均实时得到，大大提升各方数据获取的效率。便于数据获取区块链技术利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据，进一步优化了互联网数据传输方式中的低效率和高成本问题。能源安全：保供电实现故障、风险、负荷、用户、人员、物资等与保电有关信息的全