穩(wěn)定的電能供給是現(xiàn)代工業(yè)的基石。我國工業(yè)的快速發(fā)展給電力企業(yè)的供電能力提出了一次又一次的挑戰(zhàn)。應對這些挑戰(zhàn)最直接的方法是增建發(fā)電廠來提高發(fā)電能力。改革開放以來，我國的發(fā)電廠一度如雨后春筍般出現(xiàn)，但是隨著時間的推移和經(jīng)驗的積累，我們認識到電廠會給環(huán)境帶來一定影響。我國的一些小型火電廠良莠不齊，未達處理標準的排污讓附近居民苦不堪言，燃煤電廠產(chǎn)生的粉塵則是霧霾問題的罪魁禍首。在我國經(jīng)濟由高耗能、高排放、低效率的粗放發(fā)展方式向低耗能、低排放、高效率的綠色和諧發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的趨勢下，電力企業(yè)應當嚴格地管理發(fā)電過程，關閉低效率高污染的電廠，建設規(guī)范高效的電廠并利用水力、風能、太陽能等清潔能源。然而，這些發(fā)電側(cè)的優(yōu)化將是一個長期的過程，如何在短期內(nèi)緩解供電壓力并滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求呢？電力企業(yè)將目光投向了對用電側(cè)的管理。

用電側(cè)管理，在電力術語中稱為需求側(cè)管理（Demand Side Management, DSM），是通過管理用電方式來減少電力需求達到電力使用效率最大化的管理活動。這樣形容比較抽象，但DSM對于我們其實不陌生——實行已久的峰谷電價和分時電價就是DSM的例子。供電局通過提高用電高峰時段的電價促使我們將一些用電活動安排到低谷時段，這樣便可減少峰值用電量，減輕發(fā)電壓力。同樣的思想在對工業(yè)用電的管理中也大量使用，稱為“錯峰”，但工業(yè)用電的錯峰和生活用電錯峰不同，僅僅使用峰谷電價等市場調(diào)節(jié)“軟”手段在工業(yè)用電中是不夠的，因為工業(yè)生產(chǎn)的用電量極大，一旦錯峰不成功，會出現(xiàn)巨大的電力缺口，所以供電局需要為其供電范圍內(nèi)的工廠制訂錯峰計劃，將工廠的生產(chǎn)安排在不同時間段，降低峰值需求。制訂錯峰計劃并不簡單，不同類型的工廠用電方式截然不同，而同一家工廠在不同時期的用電方式也不一樣，要使錯峰計劃合乎工廠的生產(chǎn)規(guī)律，就不能“一刀切”地制定計劃。而且工廠用電設備繁多、各個環(huán)節(jié)相互依賴，不合理的安排會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生牽一發(fā)而動全身的影響。那么，供電局該如何制訂合理的錯峰計劃，在保障工業(yè)生產(chǎn)的前提下降低電力需求峰值呢？空談無用，我們看看這兩年在需求側(cè)管理頗有成果的佛山電力是怎么做的。

佛山市是傳統(tǒng)制造業(yè)名城，擁有幾千家工廠，無一不是能耗大戶，給佛山的供電能力帶來了極大的挑戰(zhàn)。工業(yè)用電錯峰在佛山實行已久，但是隨著佛山制造業(yè)的發(fā)展，原有的錯峰機制已經(jīng)無法彌補電力缺口，還給工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的壓力。電力缺口和土地、環(huán)境一道成為了制約佛山制造業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸。2012年，佛山成為全國首批四個之一，也是南方電網(wǎng)首個電力需求側(cè)管理綜合試點城市。 在這次試點中，佛山電力建立了電子需求側(cè)管理平臺（以下簡稱DSM平臺），由佛山電力提供電力專業(yè)知識，廣東卓維網(wǎng)絡提供信息技術。DSM平臺上線的首要任務便是改善錯峰機制、彌補電力缺口，同時使錯峰計劃更符合工廠的生產(chǎn)規(guī)律。然而，在第一步——制訂錯峰計劃時，佛山電力就遭了當頭一棒——佛山的制造業(yè)涵蓋陶瓷業(yè)、紡織業(yè)、有色金屬業(yè)、電器制造業(yè)、裝備制造業(yè)等多種類型的產(chǎn)業(yè)，它們各有各的用電方式和周期，要讓一套錯峰計劃適應所有的工業(yè)用戶太難了！佛山電力的技術專家沒有就此退縮，他們想到了近年來快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術——既然電商們可以利用大數(shù)據(jù)技術細分人群，為差異化極大的消費者提供精準的個性化推薦服務，為什么不利用同樣的技術為工業(yè)用戶制訂“個性化”的錯峰計劃呢？按照這個思路，佛山電力在DSM平臺上建立了一個用戶信息庫，其中包含了各工業(yè)用戶的行業(yè)、變壓器、用能設備（電動機、通風機、電鍋爐、照明設備等）等信息。利用這個信息庫，佛山電力可以將工業(yè)用戶進行粗略的劃分，但這離準確描述用戶的用電行為還很遠。對電商來說，個性化推薦的核心是通過對購買和瀏覽記錄數(shù)據(jù)的挖掘，找出數(shù)據(jù)中的規(guī)律和關聯(lián)。對電力企業(yè)，這個思路依然適用，制訂個性化錯峰計劃的核心應當是用電過程中產(chǎn)生的量測數(shù)據(jù)的挖掘。

量測數(shù)據(jù)是工業(yè)用戶用電設備或設備群上安裝的各類電表記錄的數(shù)據(jù)。但是，電表僅記錄電壓、電流、電量等原始數(shù)據(jù)，對用電行為的描述并不直觀，而且單個表計只能記錄一家工廠部分設備的用電情況，那么為了對一家工廠乃至一個地區(qū)、一個行業(yè)的用電行為獲得更好的認識，DSM系統(tǒng)必須整合、分析原始數(shù)據(jù)，讓原始數(shù)據(jù)變得有意義，才能加以利用。怎樣才能讓數(shù)據(jù)變得有意義呢？根據(jù)電力原理和多年工作經(jīng)驗，佛山電力總結(jié)出了一系列模型，將原始量測數(shù)據(jù)變?yōu)楦呙枋鲂缘慕畟€指標，包括單廠的月用電量、月平均負荷、月最大負荷出現(xiàn)時段、用能設備平均負荷、用能設備負荷占比、電能單耗等等。單企業(yè)指標和企業(yè)所在行業(yè)有直接關系，孤立地看單企業(yè)指標會導致描述偏差，所以佛山電力還需要計算各個行業(yè)中這些指標的均值、單企業(yè)和行業(yè)的對標（指標對比）以及在行業(yè)內(nèi)的單企業(yè)指標排名。將原始量測數(shù)據(jù)變成指標需要一整套數(shù)據(jù)的處理：將數(shù)據(jù)從電表處采集、寫入存儲系統(tǒng)、從系統(tǒng)中讀取、進行計算以及展現(xiàn)計算結(jié)果。這些任務需要一個功能強大的數(shù)據(jù)庫，在這一步，佛山電力遇到了第二道障礙。佛山的制造業(yè)每天都要產(chǎn)生上億條各類用電數(shù)據(jù)，DSM平臺不僅需要對日積月累達到海量的歷史數(shù)據(jù)進行分析，還要能夠處理每天新增的數(shù)據(jù)。佛山電力原先為DSM選擇了老牌數(shù)據(jù)庫Oracle進行數(shù)據(jù)處理和指標生成，然而投產(chǎn)不久后，Oracle便顯示出了計算能力的不足，在計算指標時，往往耗時過長，降低了錯峰計劃生成的效率，為了解決這個問題，佛山電力選擇了為處理海量數(shù)據(jù)而生的大數(shù)據(jù)技術。

近年來，大數(shù)據(jù)技術得到了長足的發(fā)展。佛山電力選擇了上海星環(huán)科技開發(fā)的一站式大數(shù)據(jù)處理平臺Transwarp Data Hub下的實時數(shù)據(jù)庫Hyperbase做為DSM平臺全新的數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)。佛山電力為什么選擇星環(huán)科技的Hyperbase呢？首先，DSM平臺每天都要增加新的用電數(shù)據(jù)。而且為了更準確地評估用電行為，佛山電力可能會提高數(shù)據(jù)采集頻度（比如從每天采集一次提高到每小時一次），數(shù)據(jù)量會成倍增長。將來，佛山電力還考慮對居民用電數(shù)據(jù)進行分析，屆時，數(shù)據(jù)量會再一次爆發(fā)。所以，存儲系統(tǒng)適應數(shù)據(jù)量增長的能力是必須的。星環(huán)科技的Hyperbase是一個分布式的存儲系統(tǒng)，可以在經(jīng)濟的商用服務器上搭建大規(guī)模存儲集群，并且通過向集群中添加服務器便可以增加存儲空間，有著極好的橫向擴展能力，這是DSM平臺需要的特性。第二，因為用電數(shù)據(jù)在源源不斷地產(chǎn)生，DSM平臺有大量的寫入任務，目前每天的寫入達到近一億條，將來只會更多。Hyperbase有極高的并發(fā)寫能力，可以批量寫入數(shù)據(jù)，適合DSM平臺的應用場景。第三，DSM系統(tǒng)需要大量讀取用電數(shù)據(jù)，包括一個、一批、一個地區(qū)或一個行業(yè)內(nèi)的電表在一個、多個時間點或時間段的量測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將直接被用于計算用電行為描述的相關指標。Hyperbase有極高的并發(fā)讀能力，而且還配備了高效的二級索引，使得DSM平臺可以對任意鍵進行快速查詢，將直接提高指標計算的效率。在DSM平臺上部署Hyperbase后，實時的量測數(shù)據(jù)將從生產(chǎn)企業(yè)側(cè)通過RabbitMQ接入Hyperbase，Hyperbase中的數(shù)據(jù)再通過調(diào)用API進行計算、分析和展現(xiàn)，如下圖所示：

配備了這套數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的DSM平臺可以快速高效地從Hyperbase中獲取數(shù)據(jù)，生成錯峰計劃所需要的指標，例如一個表計在一段時間內(nèi)記錄數(shù)據(jù)的極值、一批表計在某個時間段內(nèi)記錄的所有數(shù)據(jù)、一批表計在多個不同時間段分別記錄的所有數(shù)據(jù)以及極值等等。

有了大數(shù)據(jù)的幫助，佛山電力得以準確地描述用電企業(yè)的屬性和用電行為，將工業(yè)用戶細分，最終制訂了一套詳細的錯峰計劃，規(guī)定了不同組別的用電企業(yè)在各個錯峰需求等級（由電力缺口決定）下的錯峰時間和用電頻率。而且這個錯峰計劃不會一成不變，企業(yè)會變，生產(chǎn)方式也會變，佛山電力會根據(jù)數(shù)據(jù)的變化不斷調(diào)整計劃，使其更好地配合企業(yè)生產(chǎn)。試點以來，新的錯峰機制已經(jīng)幫助佛山降低、轉(zhuǎn)移了幾十萬千瓦的峰值負荷。用電數(shù)據(jù)分析價值的不僅在于生成和改進錯峰計劃，佛山電力還在用這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)能單耗低的企業(yè)并對其進行獎勵，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)能單耗高的企業(yè)，幫助它們分析生產(chǎn)方式中的問題并為其提供節(jié)能診斷。類似的工作將為佛山帶來長遠的積極影響。據(jù)統(tǒng)計，在試點結(jié)束后，佛山市將每年節(jié)電量約13.5億千瓦時，相當于2012年佛山全社會用電量的2.7%；減少新建電廠投資約20億元；每年減少標煤消耗約56萬噸；每年減少二氧化碳排放約135萬噸；每年減少二氧化硫排放約290萬噸；每年減少氮氧化物排放約580萬噸；每年減少懸浮物顆粒約115萬噸。

傳統(tǒng)的粗放式生產(chǎn)讓我國經(jīng)濟騰飛的同時留下了能源、環(huán)境方面的“后遺癥”。今天，為了治療這些頑疾，我們常常需要花費大量的金錢和人力。通過佛山的例子，我們看到用大數(shù)據(jù)的思想和技術來管理企業(yè)的用電方式，不需要巨額的投資，不需要浩大的工程，卻起到了四兩撥千斤的效果，這就是大數(shù)據(jù)的力量。這并不是說節(jié)能環(huán)保的投資沒有意義，而是說在節(jié)能環(huán)保和工業(yè)生產(chǎn)中充分地利用大數(shù)據(jù)，將大數(shù)據(jù)的精細化思維帶入每一個環(huán)節(jié)，可以起到事半功倍的效果，我們離青山綠水也就更近了一步。

星環(huán)科技是目前國內(nèi)極少數(shù)掌握企業(yè)級大數(shù)據(jù)基礎軟件技術的數(shù)據(jù)庫廠商。在全球大數(shù)據(jù)去IOE的大背景下，Hadoop已成為公認的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的替代品。星環(huán)產(chǎn)品Transwarp Data Hub ( TDH ) 功能比肩硅谷同行， 三大組件Hyperbase, Stream，和Inceptor的性能和SQL兼容性在業(yè)界處于領先水平。