能源大数据技术发展趋势及标准化动向研究

陈浩敏 梁锦照 马赟

摘 要：随着新一代信息通信技术的发展及其在能源领域的应用，面对国内外能源格局变化和气候保护政策要求，我国能源行业迎来了“数字化智能化发展”的转型契机。本文对能源大数据技术发展趋势及相关国内外标准化动向进行梳理和研究，立足于能源革命与数字革命深度融合的目标要求和具体任务，运用标准化的理念和方法对能源大数据技术的发展现状和趋势开展分析并提出展望，力求能够推动我国能源产业提质增效、有序发展。

关键词：能源大数据技术，标准化，数字化，智能化

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.17.003

Research on Standardization of Value Creation of Energy Big Data

CHEN Hao-min LIANG Jin-zhao MA Yun

（CSG Digital Power Grid Group Co.， Ltd.）

Abstract： With the development of the new generation of information and communication technology and its application in the energy fi eld， Chinas energy industry has embraced the transformation opportunity of “digital intelligent development”， facing the changing energy pattern and requirements of climate protection policies at home and abroad. This paper sorts out and studies the development trends of energy big data technology and related domestic and international standardization. Based on the target， requirements and specific tasks of the deep integration of energy revolution and digital revolution， the paper uses the concept and method of standardization to analyze the development status and trend of energy big data technology， and puts forward prospects， so as to promote the quality， effi ciency and orderly development of Chinas energy industry.

Keywords： energy big data technology， standardization， digitalization， intellectualization

1 能源大数据技术发展趋势及标准化动向研究政策背景

2021年3月，我国《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》（以下简称《纲要》）发布。《纲要》中多次提及“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”，为我国接下來十年经济现代化发展指明了方向。在此方向指引下，加速推动以大数据、云计算、人工智能、区块链、5G等移动通信、物联网等技术为代表的新一代信息通信技术的更新迭代及其与国民经济各行各业的交叉应用与融合，势必将成为助力我国经济社会高质量发展的重要抓手和有力手段。

面对当下国内外能源格局的颠覆性变化和全球应对气候变化行动不断加速带来的国际能源领域新变局、新机遇，我国能源行业顺应数字经济新时代的发展趋势，主动拥抱大数据等新理念、新模式、新技术，推动能源革命与数字革命深度融合并进，2021年11月，国家能源局、科技部印发我国《“十四五”能源领域科技创新规划》，明确将“促进能源产业数字化智能化升级”作为发展目标，首次系统、完整地提出“能源系统数字化智能化技术”重点任务的技术布局，为能源系统数字化智能化发展提供了指引。

2023年3月，国家能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，力争到2030年实现能源系统各环节数字化智能化创新应用体系初步构筑、数据要素潜能充分激活，一批制约能源数字化智能化发展的共性关键技术取得突破，能源系统智能感知与智能调控体系加快形成，能源数字化智能化新模式新业态持续涌现，能源系统运行与管理模式向全面标准化、深度数字化和高度智能化加速转变，能源行业网络与信息安全保障能力明显增强，能源系统效率、可靠性、包容性稳步提高，能源生产和供应多元化加速拓展、质量效益加速提升，数字技术与能源产业融合发展对能源行业提质增效与碳排放强度和总量“双控”的支撑作用全面显现。

2 我国能源大数据技术发展现状及趋势

2.1 能源大数据关键技术

2.1.1 智能能量管理和控制技术

智能能量管理和控制技术是支撑能源数据全生命周期正常运行的重要技术，主要是指依托大数据技术，将可再生能源与传统电力系统相连接，为能源互联建立物理通信接口，增强输配电网之间的联系，实现多类型能源的调度管理和控制、故障隔离等功能。

能源路由器是目前最为普及且较为成熟的智能能量管理和控制技术。能源路由器能够在获得分布式电源和负荷的实时信息的同时进行调控，实现了对多类型能源的再分配和再传输，是未来能源大数据技术发展中的重要技术和核心设备。

2.1.2 能源数据分析技术

对输电、储能等设备和设施进行实时监控获取到的大规模、异构、多模态的能源数据，运用深度学习、数据挖掘等能源数据分析技术对这些海量的历史能源数据进行分析，使能源数据实现从数据到信息到知识乃至到决策的价值升级，能够有效为能源系统安全与状态趋势感知、多类型能源质量监测与控制、多类型能源调度管理和规划、能源系统网络状态评估、能源系统网络负荷的建模和预测等研究和应用提供理论和技术支撑。

目前，我国的联邦学习技术、多模态技术等前沿大数据分析技术正在加速追赶西方的研究步伐，并尝试与能源领域进行有机结合，立足能源领域业务需求和工作特色，拓展能源领域数据分析技术应用。

2.1.3 能源数据处理和融合技术

随着能源基础设备和设施建设的不断推进，能量流和信息流的交互大幅增强，由此产生的能源数据数量、数据种类和数据复杂度急剧增加，带来了云端通信和存储拥堵、计算延迟等问题，不利于可再生能源的发展、新一轮能源结构调整的推进。基于对能源数据高效处理、快速传输及安全存储的迫切需求，算力从中心云转移至边缘和终端本身，尝试构建云、边、端三级算力协同模式。智能终端和边缘节点具备对能源数据的基本决策和处理能力，在边缘侧进行能源数据优化处理、事故故障自动处理等业务；云端对各智能终端和边缘节点上传的能源数据进行模式识别和策略改进等处理，对能源系统全网进行安全与风险分析和控制，降低云资源消耗。

目前，边缘计算产品已经在能源系统中被广泛应用，但云、边、端协同模型和标准仍需要继续研究完善。

2.1.4 能源数据采集和通信技术

能源数据采集和通信技术的实时性、精准性和完整性是保证能源数据全生命周期整体运行性能的基础。能源领域数据采集主要依赖于生产侧和需求侧等方面的各类型综合感知设备的传感，目前我国大多数的传感器所获取到的能源数据具有一定的时效性，因此对于5G等移动通信技术也提出了更高的要求，5G局域网技术、电力5G专网和5G切片技术是当前能源领域主流的三种5G应用技术模式，但针对其网络安全性能的验证尚未完全完成，因此在今后的能源数据采集和通信技术研究和应用过程中，首先要解决的重点问题依然是协调能源数据的开放共享与安全可控之间的关系。

2.2 我国能源大数据技术发展趋势

伴随着第四次工业革命的推进，我国之前传统的能源体系架构已无法满足工业4.0时代技术变革和产业革命的要求，以多类型能源之间的相互转化和互联互通为核心内容的能源互联网成为了我国能源领域发展的新目标和新方向。目前，我国学者对于能源互联网体系架构还未形成一致的定论，但基本达成了理论共识，即以能源大数据为核心，针对传统电力系统中“源-网-荷-储”各环节的业务流程进行分解和拓展，利用以大数据、云计算、人工智能、区块链、5G等移动通信、物联网等技术为代表的新一代信息通信技术对能源供给和需求进行统筹调控，实现多类型能源的数字化、智能化管理和响应，确保我国能源安全并提高能源利用效率。

回顾过去十余年我国能源大数据技术的发展历程可以看出，我国的能源大数据作为重要的生产要素，其规模增长迅速、总体体量巨大，但与之配套的大数据计算能力已接近瓶颈，且数据价值尚未得到充分释放，我国的能源大数据技术体系面临着从“以计算为中心”向“以数据为中心”[1]的重大转型；近年来，大数据技术在互联网领域的成熟推广和应用为产业链上下游的众多企业带来了较大的利润，但是也带来了“市场先于法规、标准”等突出问题，加之能源大数据本身的特殊性，如何充分发挥区块链、5G等移动通信等技术的可靠性、安全性特点和优势，开发能源数据开放流通技术产品，建立能源大数据治理技术体系，推动从“以网络为中心”转向“以数据为中心”的体系化数据安全保护策略的实施，在保持高能效一体化大数据管理领域研究与应用国际领先水平的同时，探索和破解适合我国国情的能源大数据治理技术路径，有效平衡数据开发利用与数据安全保障的一体两翼平衡发展，实现能源领域大数据资源的整合共享，将成为下一阶段我国能源大数据管理与治理技术发展的重要突破点[2]。

3 我国能源大数据技术标准化动向研究

全国信标委（SAC/TC 28）于2014年组建成立起大数据标准工作组，这是国内有组织的、系统性开展大数据领域标准化研究工作的开端，相继发布与实施GB/T 35295《信息技术 大数据 术语》、GB/ T 35589《信息技术 大数据 技术参考模型》等国家标准，为我国大数据产业发展和应用奠定了重要基础[3]；2019年，为满足不同领域产业发展的实际需求，更好地保障标准化工作对技术、产业的支撑能力，工作组下设电力大数据专题组等10个专题组负责相关细分领域的大数据标准化研究工作。另外，全国信安标委（SAC/TC 260）于2016年组建成立起大数据安全标准特别工作组，负责重点开展大数据安全领域国家标准研制工作。

与此同时，全国各地区基于当地大数据产业发展的区域特点，先后成立了地方性大数据标准化技术委员会，例如贵州省大数据标准化技术委员会等，并结合区域政策和产业发展优势逐步开展大数据地方标准研制工作，服务当地大数据产业发展。

在能源行业中，从《能源发展“十三五”规划》将“健全能源标准体系，修订和完善能源行业标准，构建国家能源大数据研究平台，综合运用互联网、大数据、云计算等先进手段，加强能源经济形势分析研判和预测预警，显著提高能源数据统计分析和决策支持能力”列入工作任务，到《关于加快能源领域新型标准体系建设的指导意见》中对“加快能源领域新型标准体系建设，推进能源治理体系和治理能力现代化，支撑引领能源高质量发展”做出的工作方向指引，标准化的理念和方法在新一轮能源结构调整和能源技术升级中，与以大数据、云计算、人工智能、区块链、5G等移动通信、物联网等技术为代表的新一代信息通信技术，共同担负起以技术创新和制度创新双轮驱动探索现代综合能源产业规范化发展模式和体系的任务，即推动大数据技术融入能源领域生产、运输、储存、销售、使用的各个环节，在能源领域各环节中建立数字化、智能化应用系统，推动能源产业向全面标准化、深度数字化和高度智能化加速转变。

在国际标准化研究方面，2011年由中国企业牵头研制的IEEE 1888 Ubiquitous Green Community Control Network（泛在绿色控制网络协议）正式發布，并于2015年转化为国际标准ISO/IEC/IEEE 18880，这是全球能源互联网领域中的首个ISO/IEC国际标准[4]。近些年来，该系列标准作为信息通信技术与能源技术的有效结合成果，发挥着标准的桥梁和纽带作用，对国内外学者在节能减排、绿色发展、能源需求侧管理等领域的技术研究和应用，以及上下游产业链企业的发展都起到了积极效用。

4 结论与展望

随着大数据技术在能源行业、领域应用的快速普及和迭代发展，各相关方对能源大数据技术标准化的需求日渐增长，亟待对特定行业要求条件下或关键业务场景中应用的能源大数据技术进行规划和规范。2023年1月，工信部等十六部门联合发布《关于促进数据安全产业发展的指导意见》，明确提出高质高效推进贯标工作，加大标准应用推广力度。标准作为法律法规和政策落地实践的重要桥梁，能够有效补充和支撑法律法规和政策中的基本概念厘清、配套制度建立以及相关举措细则确定等问题，助力能源数据要素释放潜能、创造价值，并逐步建立一个安全有序的能源数据运行环境。

参考文献

[1]梅宏，杜小勇，金海，等.大数据技术前瞻[J].大数据，2023（1）：1-20.

[2]白宏坤，刘湘莅编.大数据技术及能源大数据应用实践[M].北京：中国电力出版社，2021.

[3]张鹏涛，周瑜，李珊珊著.大数据技术应用研究[M].成都：电子科技大学出版社，2020.

[4]IEEE 1888工作组编著. IEEE 1888智慧能源标准及开发指南[M]. 北京：人民邮电出版社，2014.

作者简介

陈浩敏，高级工程师，三级专家，主要研究方向为数字电网技术及其标准化。

（责任编辑：张佩玉）