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国电南瑞:人工智能加持,创造电力行业新生态
  • 作者:赵亚楠
  • 点击数:15735     发布时间:2019-02-14 12:39:00
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2018年10月,习近平总书记在中共中央政治局关于“人工智能发展现状和趋势”的学习时强调,人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,具有溢出带动性很强的“头雁”效应。
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国家电网公司南瑞集团南瑞研究院技术研究中心副总工程师陆继翔

2018年10月,习近平总书记在中共中央政治局关于“人工智能发展现状和趋势”的学习时强调,人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,具有溢出带动性很强的“头雁”效应。在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术的驱动下,人工智能加速发展,呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等特征,并在感知智能、计算智能和认知智能方面表现出强处理能力,其与电力系统结合将有助于改变电力生产和利用方式。

“电力是工业的先行,人工智能是未来智能电网的核心部分,将其应用到电力系统中,不仅是电力系统发展的必然选择,也是能源电力转型的重要战略支撑。当前人工智能在电力系统起到智能增强的效力,辅助人类工作,而不能替代人类。”2019年1月10-11日,在青岛召开的“2019国家智能产业峰会”期间,国家电网公司南瑞集团南瑞研究院技术研究中心(以下简称国电南瑞)副总工程师陆继翔如是谈道,“早在2017年10月,国家电网公司编制完成《国家电网公司人工智能专项规划》,重点要求加强人工智能技术在电网领域的应用与推广,国电南瑞积极响应号召,紧紧围绕人工智能技术开展了大量的科研及应用探索工作。”

拥抱人工智能技术

现代电力系统包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六大环节。近年来,随着发电领域新清洁能源(风电、太阳能等)大量接入电网,输变电领域交直流特高压输变电技术使用越来越广泛,配用电领域场景变化频繁(电动汽车大量使用、需求侧响应等),以及大量分布式电源与储能接入电网,微电网的融合,使得当前电网越来越复杂,因而对电网的监测、控制、调度的要求越来越高。

其次,随着各项技术的发展,电网通过广泛使用智能传感和测控技术、高速信息通信网络、先进计算(大数据等)和柔性控制等技术,促进了电网的信息空间和物理空间深度融合,实现了电网各个环节的信息化、自动化、互动化。但是,当前的电网并没有完全实现智能化。譬如在电网运维中的设备故障预警,故障定位等没有实现智能化;无人机巡视、视频监控等方面仍依赖人工判断;在电网调度中由于新能源发电接入、空间负荷增加、售电主体多元化等影响,负荷预测及新能源功率预测的难度随之增加。随着人工智能技术的飞速发展,人工智能在电力系统的应用有利于高效调配资源,大幅度降低运营成本,纵深拓展服务水平,助力电力系统实现智能化,提高运行效率。陆继翔笃定地说:“加强人工智能在电力系统的应用势在必行,电力系统相关领域正在积极拥抱人工智能技术,推动电力行业的智能化升级,呈现出新生态发展模式。”

探索丰富的应用场景

“行业内的一些电网公司正在开展人工智能技术在电力系统的应用研究,但目前仍处于刚刚起步的阶段,显然人工智能是一个风口,亟待电力系统的深度挖掘与探索。值得注意的是,由于电力行业非常注重系统的安全、可靠和及时响应等特性,所以目前人工智能尚主要用于态势感知和辅助决策等领域。”陆继翔介绍道,当前,电网公司结合自身实际业务需求及优势,正全力推进应用研究,这些研究主要体现在以下方面:在电网运行与控制领域,开展了人工神经网络技术在负荷预测、调控操作决策辅助分析技术、电网系统运行优化与稳定控制等方面的研究;在输变电领域,开展了架空输电线路巡检机器人、电缆隧道巡检机器人、变电站巡检机器人的研制,利用人工智能技术进行巡检海量视频图像处理与分析,刀闸和开关状态检测、仪表自动读数等设备状态智能检测工作;在配用电领域,开展了配电房巡检机器人和人工智能在用能(特别是电动汽车)和用电行为方面的研究;在电力现货市场方面,开展了人工智能在电力及综合能源市场中的应用研究;在网络安全方面,开展了人工智能技术在网络安全与防护中的应用研究;在新能源领域,开展了新能源功率预测、新能源优化调度等方面的研究。此外,随着人工智能在可靠性、准确率等方面的不断提高,它将为更多电力业务提供辅助决策的功能。

强调电力与人工智能协同发展

针对人工智能技术在电网系统未来发展前景,陆继翔认为,应当客观分析和评估电力行业传统技术方法与新兴人工智能技术各自存在的优势和不足,将人工智能技术与电力业务需求相结合。充分发挥电网大数据的优势,运用人工智能技术解决传统电网分析手段所不能解决或者只能部分解决的问题,全面提升电网运行控制的自动化和智能化水平,满足未来大规模清洁能源并网消纳、电力市场支撑和特高压交直流互联电网的安全稳定与经济运行。另一方面,由于电网系统是一个瞬时平衡的强联系物理系统、电网运行状态持续变化且非常复杂,因此为人工智能的容错、训练都带来挑战,陆继翔直言,“为了避免人工智能的局限性引发决策风险进而导致电网系统失控,需要人与人工智能协同工作,即将人类智慧与人工智能互补融合,形成比两者都更高、更强的智能水平。”

打造电力行业的“最强大脑”

2018年9月,工信部公示《2018年人工智能与实体经济深度融合创新项目》,国电南瑞的新一代人工智能技术在电网中的应用研究与示范工程赫然在列。近年来,国电南瑞运用人工智能在电力领域的探索可谓遍地开花,电力巡检机器人、负荷预测、智能调度等研究成果逐步落地。“这些电力巡检机器人通过深度卷积神经网络图像处理技术,实现对巡检目标的自动定位、表计自动识别、开关状态识别、设备红外缺陷诊断功能、跟踪并完成准确的拍摄任务,能够在各种恶劣的自然环境下完成人工很难完成的作业,大幅度提高作业效率。甚至通过深度学习技术,能够针对台风等自然灾害进行电网灾害风险动态评估。在电力负荷预测方面,国电南瑞利用循环神经网络技术进行负荷预测,采用多时间尺度数据重构方法,将多源数据组合成全新的时间序列向量,使用人工智能神经网络进行提取特征和负荷预测。在对苏州地区进行的连续半年电力负荷预测实验中,我们构建的深度学习网络预测精度达到98%以上。”陆继翔娓娓道来。

人工智能在电力行业的渗透和融合已成为当下发展的重要方向,未来,人工智能不仅仅是“最强大脑”,还将成为电力行业的“千里眼”、“顺风耳”、“会说话的嘴巴”,推动产业变革,创造电力行业新生态。

摘自《自动化博览》2019年1月刊

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