能源大数据中心建设标准框架体系研究

韩 丁，白宏坤，王圆圆，卜飞飞，华远鹏，王 涵，贾一博，董新微，康之增

(1.国网河南省电力公司经济技术研究院，河南 郑州 450052； 2.国网信通产业集团安徽继远软件有限公司，安徽 合肥 230088； 3.国网河北省电力有限公司，河北 石家庄 050021)

现代经济社会的发展需要众多元素的共同推动，而能源就是其中不可或缺的组成之一。近年来，电力、煤炭、石油等行业的快速发展有力地支撑了我国经济社会的发展，中国已经成为世界第一能源生产国，也是第一能源消费国，但不可否认的是，我国当前的能源结构依然存在着长时间以煤炭为主，油气高度依赖国外来源的问题，我国是世界最大的碳排放国家，无论是从减少碳排放担负起大国责任与担当的角度，亦或增强自身经济社会发展的可持续性的角度来讲，我国需要较快实现能源使用向清洁型、低碳型转变。2020年9月15日，第七十五届联合国大会在纽约举办开幕仪式，与会期间，习近平主席指出中国将持续提高国家自主贡献力度，实施更加有效的举措，奋力实现在2030年之前二氧化碳的排放达到峰值，并在2060之前达成碳中和的目标。2021年3月5日上午，十三届全国人大四次会议于北京召开，国务院总理李克强在政府工作报告中明确提出了碳达峰、碳中和的战略目标，各方要切实落实好工作目标，并制定行动方案。为此，碳中和、碳达峰已成为国内各个行业关注研究的重点[1-3]。国家电网公司不仅是国内能源行业的领头羊，也是国内能源重要的生产者、经营者，在响应国家“碳中和、碳达峰”的战略目标方面理应起到先锋表率的作用，为此国家电网公司正在重点开展能源大数据中心的建设。

目前国内对于能源大数据建设、应用等方面已有了初步研究[4]。文献[5]对河南能源大数据中心建设成果进行研究，有力推动了能源大数据产业生态的构建。文献[6]提出通过制定一系列方案汇聚数据和建设数据运营平台，开发出数据应用管理、企业数据门户、数据链路统一监控、数据全景视图统一展示等核心功能，实现对电力大数据中心数据应用的深入研究和运营的目标，充分挖掘数据资源的价值。文献[7]指出能源大数据建设思路采用“平台、数据、运营和生态”全面发展的建设。文献[8]从能源大数据中心产品运营模式、盈利方式、产品定价策略、商业模式，市场拓展策略、运营风险与规避措施等6种商业运营模式进行了方法分析，对深化能源大数据应用具有重要意义。文献[9]归纳整理了能源大数据信息服务的定价流程，明确了电力市场所包含的信息里中可成为服务产品的范围，同步规范了信息服务产品的应用模式。文献[10]立足于电力企业的角度，提出开发以异构计算机为基础的能够实时展示数据的综合能源大数据平台，用以承载和收集更加精准的、关系到电力能源供给的数据。文献[11-15]对大数据接入、分析、应用、共享等内容开展了体系架构设计。当前对于能源大数据标准体系的研究尚未开展相关的研究。由于能源大数据中心具有智能化、平台化和共享性等特点，在建设的过程中，亟需探索构建高效适用的能源大数据标准体系框架，以引领更大范围的数据共享和应用服务。

本文首先对国家大数据标准化框架、银行业标准体系框架、能源互联网和国家电网数据标准体系建设的实践经验进行研究，其次调研能源大数据中心建设现状，结合现状创造性提出了能源大数据标准体系框架，分别从总则、数据接入及存储、数据服务、数据产品和运营管理、数据标准等6个方面深入探讨了其核心内容，最后对标准体系的应用进行展望，并明确未来的发展方向。

1 能源大数据中心标准相关研究

1.1 国家大数据标准化框架

国家大数据标准化工作组是大数据领域标准的管理机构，为推动大数据领域数据标准工作的有序建设，通过调研和分析当前我国大数据标准化现状和存在的问题，大数据标准化工作组制定了大数据标准体系框架[16]，该框架主要从以下7个方面来推动制订数据标准：基础标准、行业应用标准、数据标准、管理标准、安全和隐私标准、技术标准、平台和工具标准，具体如图1所示。

图1 大数据标准体系框架Fig.1 Standard framework diagram of big data

该框架打破了数据标准属于特定专业领域的固有模式，不仅包含数据分类、组织、管理、共享、服务等领域，将业务应用也包含在标准体系的框架中。具体标准解释如下：①基础标准为大数据其他部分的标准制定提供基础遵循，支撑行业间对大数据达成统一理解；②数据标准规范了底层数据的相关组成要素；③技术标准规范了大数据相关技术要求；④平台和工具标准规范了大数据的相关平台和工具；⑤管理标准为数据标准做支撑，贯穿于数据全生命周期；⑥安全和隐私标准为数据标准体系的重要部分，贯穿于数据生命周期的始终；⑦行业应用标准规范了大数据对各个行业所能提供的服务。

1.2 银行业标准体系框架

为推动中国银行业的标准化工作，提高银行业整体竞争能力和可持续发展水平，中国人民银行作为我国具有权威地位的中央银行，主持制定了银行业标准体系框架，该标准体系框架不仅包含了在用的运行有效的应用标准，还包括了今后一段时间所需制订的标准的整体规划。银行业标准体系框架不仅涉及产品研发和经营管理，对客户服务、技术应用和行业管理也设置了相应的规范，涵盖了银行业的各个方面，成为未来银行业标准编制和规划的重要参考依据和基础。

银行业标准体系框架如图2所示。通过建立银行业标准体系框架：①规划银行业标准体系的总体框架和发展蓝图；②统一协调银行业标准之间的关系；③加强和完善银行业标准化工作机制，促进银行业全面协调发展。

图2 银行业标准体系框架Fig.2 Standard framework diagram of banking system

通用基础标准、产品服务标准、运营管理标准、信息技术标准和行业管理标准是针对银行业标准化工作中的不同事项而制订的重要规范。其中，通用基础标准针对银行业标准化工作中通用性、全局性、基础性事项，它能够对其他标准的制订提供普遍的指导意义；产品服务标准针对银行业金融产品服务事项，标准的制订有助于各种金融服务的实施；运营管理标准针对银行业金融机构运营管理事项，在保证机构正常运营、履行机构工作职能、提高运营决策效率、降低运营成本方面起到良好的规范作用；信息技术标准针对银行业金融机构信息技术应用活动相关事项，有利于规范化金融信息化建设活动；行业管理标准针对行业管理事项，被用于指导金融市场管理和行业监管活动的实施。

1.3 能源互联网标准体系建设

“互联网+能源”是当下能源行业发展的趋势之一，不仅能够挖掘能源行业的巨大的潜力，而且对经济社会的发展也将产生巨大的效益。在将互联网和能源结合的过程当中最为关键的过程就是建立统一的技术标准体系，进一步推动能源行业的技术创新和产业发展。能源互联网标准体系的构建是以智能电网标准体系为基准，并借鉴了由IEC智能电网专题标委会(SG3)提出的基于FICC层次体系模型的三维立体架构，在构建过程中，明确了能源互联网标准体系的内涵[17]。其中总体概述以总括的视角来解释能源互联网的概念模型，阐明其总体要求，并提供术语和范例；测试评价的基础保障类标准设立在能源互联网设备和系统检验标准的基础上，宏观评价标准设立在成熟度评估、环境影响评估以及总体能源利用和转换效率评估的基础上。建立了完备的检测系统和评价标准，保障了全产业链的产品检测与质量认证体系的建设；能源域构成了能源互联网的核心，描述能源转换类、能源存储类和新型能源传输类标准，指导能源利用和转换效率标准的制订；工作域标准应用于规划、建设、场地、用户、调度、管理以及末端市场的各个环节，提出了满足能源转换、存储、传输目标与系统运行要求的工作规范和标准；系统域主要在设备层对能源互联网的新型设备提出一般要求，通信层、数据层和应用层充分利用已有的较完整的标准，指出关联的数据交换模型，以此为设备的相互联通和交互性创建扎实的基础。交易层对各类能源交易的用例和特性进行全面分析，兼顾各类能源调度的特点。能源互联网技术标准体系内容如图3所示。

图3 能源互联网技术标准体系内容Fig.3 Standard framework content of energy internet

1.4 国家电网数据标准体系建设

国家电网有限公司借鉴国内外数据标准体系研究成果，结合电力行业数据特点，深入开展数据标准体系建设研究，初步构建了公司能源行业电力数据标准化体系。同时，全面收集、整理国内外已编和在编的国际、国家、行业(地方)和公司数据标准，结合电力数据管理工作需要，梳理形成公司需重点编制的数据标准目录。按照急用先行的原则，率先开展数据管理能力成熟度优化级的评估、数据共享等标准研究编制，推进公司数据管理工作的标准规范。

能源行业电力数据标准体系的构建:①要立足电力行业特点，满足电力系统业务支撑需求；②要结合数据全生命周期管理要求、数据自身标准化特点以及未来数据发展的趋势要求；③要充分考虑并吸纳已经发布的数据标准。作为国家数据标准体系的有机组成，能源行业电力数据标准体系构建遵循开放性、兼容性、完整性、统筹性、突出行业应用特点等基本原则。为适应能源电力行业数字化产业创新发展需要，根据GB/T 13016的相关要求，构建能源行业电力数据标准体系如图4所示。

图4 能源行业电力数据标准化体系框架Fig.4 Standard framework diagram of power data in energy industry

2 能源大数据中心建设现状

能源大数据中心的建设是我国能源工作的要点之一，对我国经济的可持续发展具有重要的战略意义。在2020年国家电网公司互联网专业工作中，建设能源大数据中心为其中一项重点工作，并指出构建能源大数据中心要与新型智慧城市的建设相联动，和地方政府和能源企业协调沟通，依据本地的实际情况开展能源大数据中心的构建，不仅关系到某一单一种类能源数据，而是涉及电力、自来水、天然气、煤炭、石油等多类能源数据。以满足政府、企业、居民对能源行业大数据应用需求为核心要点，对公司内外部的数据进行整合，实现数据的融合共享，使数据增值服务产品体系变得更加完备，构建丰富多彩的数据运营商业模式和服务模式。2020年6月，国家电网公司发布了“数字新基建”十大重点建设任务，任务中明确指出“建设以电力为核心的能源大数据中心是公司接下来的工作重点，建设过程中要加强政企联动和产业链合作，以实现接入能源各行业相关数据，最终在政府层面达成数据能够有效帮助政策制定、社会治理、民生保障，在能源生产、传输、消费层面达成数据能够帮助上下游企业和客户制订决策的目标。除此之外还要以智慧能源支撑智慧城市建设，在2020年内建成7个省级能源大数据中心”。目前天津、湖南、福建、河北、河南、重庆等14家省公司已取得政府相关批文，已有接近20个省市公司已陆续开展平台建设、数据接入、产品研发和商业运营(图5)。

图5 能源大数据与新基建的关系Fig.5 Relationship between energy big data and new infrastructure

能源大数据中心的建设能够有效支撑我国数字化新基建战略的实施，为能源绿色化转型以及能源事业创新融合发展目标的实现提供支撑，助力公司的数字化转型、提质增效。但在建设过程中，还面临着架构不统一、商业模式不清晰、标准体系缺乏等问题，特别是能源标准体系建设滞后的问题，严重制约了能源大数据中心的建设。目前多家省公司在政府指导下积极开展省级能源大数据中心建设，但是当前依然缺少能源大数据标准体系框架的整体建设，能源大数据相关的行业都遵循各自的标准体系推动自身的建设，存在配套标准建设不足，跨专业标准不统一的问题，接入数据不一致、不规范等情况，制约了能源大数据中心数据应用的建设。亟需统筹开展能源大数据中心标准体系构建工作，推动能源大数据各项标准编制工作，为能源大数据中心各项工作开展提供有效指引。

3 能源大数据中心标准体系建设

3.1 研究思路

本文主要采用文献研究法开展研究工作(图6)：①通过查阅和广泛调研国家大数据标准、能源行业等数据标准体系，明确标准体系框架构建流程和研究现状。②开展标准体系目标分析和适用性分析，构建标准体系的总体结构。在分析现有标准体系基础上，结合能源行业数据在数据接入和存储、数据服务、能源信息产品和运营管理等方面的实际发展需求，分析得出现有标准的缺项和目标；结合标准体系需求分析和目标分析结果，探索构建多维度、多层次的分类机制，针对现行标准内容使用的适合性进行分析，并给出相应的适用性分析结论；结合标准体系适用性分析结果，开展标准体系框架结构设计。③开展标准体系表、标准体系规划、标准体系说明等的编制和编写。④开展标准体系试点验证，反馈迭代，形成多维多层标准框架体系。

图6 研究思路Fig.6 Research approach

3.2 能源大数据中心标准体系构建

能源大数据中心标准体系，不仅是大数据技术在能源领域的深入应用，也是能源生产、消费及相关技术革命与大数据理念的深度融合，成为支撑数字经济时代下加快能源产业发展及商业模式创新的重要手段。基于国内外相关数据管理理论，结合当前国家电网公司能源大数据中心建设的现状和发展需求，本文提出了适用于各省能源大数据高效建设运营的多维多层标准体系框架(图7)，涵盖数据接入及存储、数据服务、数据产品和运营管理等方面，重点开展能源行业标准适用性分析，理清各项标准之间的关联关系，提炼能源行业共性标准化成果，提出标准框架体系的分层分级原则和迭代验证机制，研究能源大数据中心标准建设的整体思路和实施路线，用于指导能源大数据标准的申请、立项、编制及应用，有序推动能源大数据中心标准化工作。

图7 能源大数据中心标准体系框架Fig.7 Standard framework of energy big data center

(1)总则。能源大数据中心数据总则标准是能源大数据的基础标准，定义能源大数据的标准体系框架以及相关的通用规范，明确能源大数据中心相关业务术语的定义，统一各方对于业务术语的理解，用于指导能源大数据中心整体标准的建设。

(2)数据接入及存储。基于国内外相关数据管理理论，参考国家大数据标准和能源行业数据标准，结合能源大数据接入及存储实际需求，研究适用于能源大数据的数据接入与存储管理的普适性方法，构建数据接入及存储技术标准框架。围绕数据接入、接口、存储等方面，研究结构化数据、非结构化数据、消息数据等各类能源数据的接入协议，规范数据抽取、数据同步、数据填报等接入方式，研究煤炭、油气、电力等各类数据接入能源大数据中心的接口规范，明确基础数据层、数据共享层、数据集市层的数据存储介质、存储时间和存储管理机制，支撑能源大数据中心各类数据高效规范接入和存储。

(3)数据服务技术标准。充分调研能源大数据中心数据服务具体情况，研究多样化数据服务模式，聚焦数据服务接口、服务目录、服务评估、服务安全等方面，构建数据服务技术标准框架，支撑能源大数据中心对内及对外数据服务建设。服务接口方面，结合数据对内对外服务具体需求，研究能源大数据中心数据与内外部系统之间的接口规范，包括接口定义、数据接口交互等规范；服务目录方面，按服务内容、服务方式、服务对象、服务频次等多维度，构建数据服务分类分级目录；服务评估方面，研究服务效益评价、服务质量评价等指标体系构建方法；服务安全方面，研究数据确权管理、数据加/解密、数据脱敏等规范。

(4)信息产品技术。针对能源信息产品研发全流程，根据能源大数据的发展需求及外部市场需求的变化，研究需求库、储备库、研发库、产品库的高效管理机制和调整优化策略，规范产品研发全生命周期流程，探索建立产品准入、变更、流动、退出高效机制；从敏感程度、服务对象、业务部门、盈利属性、产品质量、产品形式等多个维度，开展能源信息产品分类分级研究，例如按产品形式可分为数据可视化、统计报表、分析报告、指数应用等产业，探索产品上线、产品展示、产品迭代的流程和规范；研究建立能源信息产品评价指标体系，构建起能源信息产品技术标准框架，规范数据产品全生命周期各环节工作。

(5)运营技术标准。充分调研梳理各省能源大数据中心产品体系和运营机制，围绕产品交易、产品推广、运维管理、运营评价等方面，研究能源大数据中心运营管理标准框架，形成业务数据化、数据资产化、资产服务化的运营数据闭环，支撑数据及数据增值服务产品运营。产品交易方面，研究产品订单管理、交易管理、计量计费等内容；产品推广方面，研究产品推广策略、推广流程、品牌管理、渠道管理等内容，构建产品高效推广流程和机制；运维管理方面，探索产品中心、生态中心、用户中心、客服中心等运维管理策略，保障能源大数据中心各部门协同高效；运营评价方面，研究构建客观反映运营质量和效率的评价指标体系，保障中心运营管理机制持续优化迭代。

(6)数据标准。充分调研、梳理能源大数据中心数据相关标准的建设情况，明确能源大数据中心数据标准的分类和构成，围绕数据集标准、数据管理标准、数据安全标准等方面，研究能源大数据中心建设的数据标准体系，重点开展能源大数据中心的数据模型标准、数据质量标准、数据治理标准、数据分类分级标准等相关内容开展研究和建设，确保能源大数据中心数据接入、整合过程中有标准可依据，可实施，规范能源大数据中心的建设。

4 结语

能源大数据中心是各级发改委和各级省市政府推动成立的实体大数据中心，旨在全面统筹能源数据，服务经济社会发展。能源大数据中心构建了数字产业化与能源数字生态，属于“新基建”范畴，充分应用“大云物移智链”等新技术开展大数据分析探索，是能源大数据运营服务基地、协同创新基地、产业聚集基地，高效助力智慧城市建设。本文紧密围绕“电”这个消费主体，结合国内各个地方能源大数据中心建设，充分调研国际、国内(国家、行业)相关标准，建立能源转型与数字化技术深度融合的标准体系——能源大数据系列标准体系，可以指导、规范各个地方能源大数据中心建设，对于能源大数据上下游之间的数据协同、集成具有重要意义，可以提升能源大数据中心数据采集、加工、管理和应用的效率，进而更好的支撑地方政府节能减排，精细化管理的需求，推动国家“碳中和、碳达峰”战略的落地。