Blog PSI Polska

Dane jako nowy surowiec energetyczny

21.05.2018 - Zarządzanie energią

Dane jako nowy surowiec energetyczny

Big Data, analityka danych oraz sztuczna inteligencja wzmacniają branżę energetyczną prowadząc do optymalizacji procesów oraz opracowania nowych modeli biznesowych – zarówno w wymiarze technicznym, jak i komercyjnym.

Nieuporządkowane dane potrzebują nowych metod przetwarzania


Analitycy rynku i eksperci branżowi prognozują ogromny wzrost ilości dostępnych danych. Należy jednak podkreślić, że większość tych danych będzie dostępna wyłącznie w formie nieuporządkowanej, co będzie wymagało opracowania nowych metod ich przetwarzania i analizy. Technologie wykorzystania tych danych do zastosowań technicznych i komercyjnych są uznawane za istotne bodźce rozwoju, które w przyszłości doprowadzą do zbudowania całkowicie nowych modeli biznesowych. Analitycy zajmujący się badaniami rynku przewidują ich zastosowanie na szeroką skalę przemysłową w perspektywie najbliższych trzech do ośmiu lat.

Transformacja energetyczna jako główny bodziec

Podobniej jak w przypadku niemal wszystkich innych sektorów gospodarki, zmiany te mają również ogromny wpływ na branżę dostawców energii elektrycznej. Główną siłą napędową jest tu proces transformacji energetycznej, w tym szybki rozwój rozproszonego wytwarzania energii oraz wprowadzenie inteligentnych liczników, rosnąca liczba uczestników rynku, a także połączenie łańcucha wartości w energetyce z automatyką budynków (technologie inteligentnych domów) czy sterowaniem procesami produkcji przemysłowej. Internet rzeczy (IoT) oraz pokrewne technologie tworzenia sieci, analizy danych oraz sztuczna inteligencja dotarły również do branży energetycznej, oferując ogromny potencjał dla dalszego rozwoju i przełomowych innowacji.

Kluczowa rola prognozowania

Rozwiązania Big Data obejmują cały łańcuch wartości w energetyce, a ich potencjał ilustrują opisane poniżej przykładowe zastosowania oraz wynikające z nich korzyści.
Kluczową role odgrywa tu predykcyjna analityka danych, obejmująca innowacyjne i zaawansowane metody prognozowania, które ułatwiają zarządzanie zmiennością w branży energetycznej. Przetwarzane masowe dane to zwykle dane z szeregów czasowych, w tym odczyty z liczników oraz inne dane dotyczące obciążenia, cenniki czy dane pogodowe.
Ponadto działy sprzedaży i obsługi klienta w różnych firmach mają również dostęp do dużej ilości nieuporządkowanych i uporządkowanych danych, które mogą zostać uzupełnione danymi z innych źródeł (wewnętrznych i zewnętrznych), a następnie wykorzystane w analizach Big Data.

Wytwarzanie:

W przypadku wszystkich technicznych instalacji wytwórczych istotne jest jak najszybsze ustalenie potencjalnego ryzyka operacyjnego, co pozwoli uniknąć przestojów. Analizy Big Data oraz przede wszystkim konserwacja zapobiegawcza zapewniają przegląd bieżących i historycznych danych operacyjnych instalacji wytwórczych. Pozwala to na wczesne wykrycie anomalii oraz przewidywanie sytuacji ekstremalnych spowodowanych czynnikami zewnętrznymi, a tym samym podjęcie odpowiednich środków zaradczych.

Sieci przesyłowe:

Rosnące zasilanie sieci przesyłowych energią ze źródeł odnawialnych sprawia, że są one bliskie osiągnięcia swoich granic fizycznej przepustowości. Pociąga to za sobą konieczność wprowadzenia systemów kompleksowego zarządzania zasilaniem oraz koszty związane z obowiązkiem kompensacji zgodnie z przepisami ustawy o energii ze źródeł odnawialnych (ustawa EEG). Analiza danych dotyczących zasilania i ograniczeń przesyłowych w sieci, a także połączenie danych sieciowych z danymi pogodowymi pozwala na zastosowanie praktycznych rozwiązań alternatywnych i ogranicza konieczność drogiej rozbudowy sieci.

Obrót energią:

Kwestia prognozowania zużycia oraz cen odgrywa bardzo istotną rolę szczególnie w sektorze energetycznym.  Czynniki kształtujące obciążenie oraz scenariusze cenowe można z łatwością przeanalizować z perspektywy czasu. Po ustaleniu tych zależności można je następnie wykorzystać w celu opracowania wiarygodnych prognoz i analiz trendu.
Najprostszym i najbardziej znanym przykładem jest prognozowanie metodą „podobnego dnia”.  Analiza dużych zbiorów danych uwzględnia znacznie większą liczbę czynników i może posłużyć do identyfikacji wczesnych sygnałów.
Metody sztucznej inteligencji, takie jak Deep Learning, są już wykorzystywane z powodzeniem do prognozowania  zużycia energii elektrycznej w budynkach oraz sieciach ciepłowniczych.

Zarządzanie ryzykiem:

Analiza ogromnej ilości różnorodnych danych może być źródłem nowych informacji na temat ryzyka, na jakie narażone jest dane przedsiębiorstwo. Poza powszechnie znanymi wskaźnikami ryzyka takimi jak VAR (wartość narażona na ryzyko), możliwe jest ustalenie innych korelacji statystycznych, a w rezultacie szersza analiza ryzyka.
Typowym przykładem jest ryzyko kredytowe, gdzie ocena wiarygodności kredytowej dokonywana jest przez agencje ratingowe na podstawie dużego zbioru danych.

Sprzedaż:

Rozwiązania Big Data oferują nowe formy analizy danych klienta w celu wczesnego ustalenia jego potrzeb i zachowań w oparciu o dane z inteligentnych liczników, jego dane podstawowe, a nawet dane ogólnodostępne,  które można połączyć w ramach jednej analizy.

W większości wypadków analiza predykcyjna to proces odbywający się na bieżąco. Stała optymalizacja modeli analitycznych w faktycznym środowisku roboczym zwiększa również precyzyjność prognoz, co ma znaczenie szczególnie w branży energetycznej, gdzie wymogi dotyczące zapobiegania przestojom oraz niezawodności dostaw energii elektrycznej są szczególnie wyśrubowane.

3D: ochrona Danych, jakość Danych oraz bezpieczeństwo Danych

Nowe możliwości wydają się interesujące i atrakcyjne, jednak również one niosą ze sobą pewne ryzyko i wymagają przyjęcia stosownych ram prawnych. Ochrona, jakość oraz bezpieczeństwo danych, które zawsze są kwestiami wrażliwymi, w branży energetycznej nabierają jeszcze większego znaczenia.
Duża część zgromadzonych danych to dane osobowe, które mogą zostać udostępnione do wiadomości publicznej wyłącznie w formie anonimowej. Jednocześnie należy pamiętać o wymogach regulacyjnych, np. o tzw. unbundlingu (czyli obowiązku rozdzielenia różnych rodzajów działalności energetycznej). Nie ma tu zatem  jednego uniwersalnego rozwiązania, które można zastosować jako szablon w każdej sytuacji.

Big Data wymaga nowych kompetencji, metod i narzędzi

Korzyści oferowane przez rozwiązania Big Data nie są automatyczne. Aby je odnieść, firmy muszą zmierzyć się z szeregiem wyzwań, które w największym stopniu dotyczą zarządzania danymi.
Problemy te mają związek z wolumenem danych, wymaganą szybkością analizy, interpretacją różnorodnych uporządkowanych i nieuporządkowanych danych, a także wymogami dotyczącymi samego procesu analizy.
Dodatkowe informacje, których źródłem jest Big Data, oparte są na szerokiej analizie korelacji wykorzystującej odpowiednie narzędzia IT. W rezultacie tradycyjny proces analityczny zmienia się w podejście oparte na eksploracji danych, które obejmuje powtarzające się przetwarzanie danych w oparciu o przyjęte hipotezy. Może to wymagać uwzględnienia w procesie analizy dodatkowych źródeł danych w celu zwiększenia prawdopodobieństwa uzyskania precyzyjnych wyników.

Planowanie i projektowanie metod analitycznych

Zupełnie nowe metody analityczne muszą zostać najpierw opanowane przez pracowników, których zadaniem będzie prowadzenia analiz Big Data. W przyszłości planowanie i projektowanie modeli analitycznych stanowić będzie kluczowy element analizy Big Data. Wymaga to zastosowania zaawansowanych algorytmów analizy danych, w szczególności metod statystycznych, uczenia maszynowego, algebry liniowej, optymalizacji oraz przetwarzania sygnałów, a także eksploracji danych, tekstu, grafiki, zapisu video oraz analizy wizualnej.

PSI opracowuje nowe technologie

Oprogramowanie dla branży energetycznej musi wykorzystywać innowacyjne technologie, aby umożliwić ich nowatorskie zastosowanie w praktyce. Produkty oferowane przez PSI już teraz wykorzystują różne metody i algorytmy oparte na sztucznej inteligencji, takie jak sieci neuronowe lub optymalizację opartą na logice rozmytej. Istnieje również możliwość ich integracji z narzędziami i bibliotekami funkcji oferowanych przez dostawców zewnętrznych; dla przykładu, platforma obliczeniowo-analityczna R-Serv została zintegrowana z systemem obsługi obrotu energią elektryczną PSImarket, pełniąc funkcję narzędzia analizy danych w tym obszarze.
Zakres wykorzystania tych nowych technologii jest na bieżąco rozszerzany, aby zapewnić klientom dostęp do rozwiązań Big Data i analityki danych.

Potrzeba nowej strategii dla Big Data

Rozwiązania Big Data prowadzić będą do zmiany paradygmatu w zakresie języków, systemów i algorytmów analizy danych, umożliwiając tym samym ich zastosowanie w nowych obszarach. Przedsiębiorstwa energetyczne na wszystkich etapach łańcucha wartości powinny zatem skupić swoją uwagę na tym obszarze i opracować strategie wdrożenia rozwiązań Big Data, aby uczestniczyć w nowych modelach biznesowych lub opracować własne innowacyjne modele.

Autor: Peter Bachmann, Thomas Gilster, Michael Haischer
PSI Energy Markets GmbH