- 業界“云+AI”，數字電網未來已來2023-02-21 來源：網絡綜合 | 點擊率：導語《“十四五”現代能源體系規劃》提出，十四五期間要提升能源產業鏈現代化水平，加快能源產業數字化、智能化升級，加強對于新一代AI、云計算、區塊鏈、大數據、物聯網等技術的應用。
自國家提出建設新型電力系統以來，我國電網企業在保障電力安全、滿足社會經濟發展電力需求的大前提下，正在以超乎尋常的力度布局新一代數字電網建設。
但作為消納高比例新能源的核心樞紐，以及支撐“源荷”供需調配的大腦中樞，愈加復雜的用能需求和業務邏輯逐漸暴露出傳統電網在數據處理能力上的短板。而這些原本存在于“源網荷儲”各個環節的海量數據資產，一旦通過強大的分析建模以及進化迭代，即可對電網運行進行超強賦能。
在此趨勢下，基于云平臺的數字電網建設提上日程，“電力上云”的價值已經不僅體現在線上服務、可視化等表層應用，而是深入推進電網業務結構化改革，牽引新型電力系統建設的重要能力體現。
“云”上新型電力系統
新型電力系統建設下，基于“彈性靈活、供需可靠”的新一代電網需求，“源網荷儲”一體化成為能源電力發展的重要趨勢。
作為電網核心業務，電力調度擔負著對所有電廠、用戶計劃進行編排，保證發/用電實時平衡的任務。可以說，電力調度是連接源-網-荷-儲，構建多方互動的關鍵樞紐。
隨著風光發電的高比例滲透，負荷側分布式光伏、風電這些“不可測”電源的加入，如何將“源荷”雙端數據進行對接分析，保障電網穩定，促進新能源消納，成為電力調度系統面臨的頭號挑戰。
而借著數字技術飛速發展的東風，“上云”就成為了解決上述的問題的關鍵。
2019年，南方電網提出深度應用基于云平臺的互聯網、人工智能、大數據、物聯網等新技術的“4321”數字化轉型方案。同年，采用阿里云飛天云計算操作系統，在電網運行核心環節構建南方電網“調度云”平臺，將所有網、省、地超過150套系統上云，投運兩年即實現了30%左右的業務云化開發。
基于“調度云”平臺，南網總調深度拓展相關系統技術架構，上線云化SCADA系統、云化電力系統仿真DSP、電力現貨交易、AI應用等，逐步實現企業IT基礎設施云化和調度業務的數字化、智能化。
以云化電力系統仿真DSP為例，南方電網覆蓋五省區，系統復雜，為了滿足新型電力系統建設和運行所面臨的海量仿真需求，南網總調率先將電力仿真軟件上云，借助分布式并行計算把以往2-3小時的計算時間縮短至30-40秒，仿真計算提速360倍，有效解決了傳統硬件上電力仿真軟件“跑不動”的問題。
如果說“數據”是構建數字電網的基礎，那么“算力”就是支撐數字電網業務的下一個關鍵。
數字化轉型期間，南網總調不間斷地對“調度云”平臺進行升級，2021年8月，南方電網調度云超算平臺上線。此為國內電力行業首個云超算平臺，每秒鐘可進行825萬億次浮點運算，節點性能較普通云服務器提升5倍。可有效支持精細化數值天氣預報、電力現貨市場和新能源功率預測等多種大型計算場景。
數據顯示，在超算平臺上線后，“未來7天臺風9公里預測業務”由16臺服務器運行8小時，縮短為16臺超算服務器運行1.7小時，效率提升4倍以上，進一步提高了電力調度的決策效率。
可以說，超算平臺的上線標志著電力調度開始邁入高性能并行計算行列，也是南方電網加速數字化轉型的重要舉措，此舉對大電網自主巡航、電力市場有序運轉、新能源高效消納等業務形成強有力的助力和支撐。
“云+AI”新發展
從數字化到智能化，數據、算力、算法從來都是企業數字化轉型的三大重要因素，電網企業更是如此。新型電力系統下，新能源大規模接入對電網穩定性和消納能力提出更高要求，電網需要實時性更強的調度能力，依托算法優化的AI就成為智能電網建設的絕佳助力。
基于上述需求，在保障電網穩定高效運行之外，南方電網還將“調度云”作為一個開放的技術開發平臺，為AI在電力業務的創新應用提供肥沃的土壤。
“調度云就相當手機的操作系統和開發運行的生態，我們可以在云上快速開發出各種應用，就像手機的APP。”南方電網高級技術專家梁壽愚曾這樣形容南網“調度云”的重要價值。
從2019到2021年，南網總調已舉辦三屆圍繞“系統負荷預測”、“母線負荷預測”、“新能源出力預測”等重要賽題的“電力調度AI應用大賽”，基于“調度云”，普通調度員現學現用，通過拖拉拽和簡單代碼就能做到敏捷化AI開發，大幅降低了人工智能、大數據等新技術的研發應用門檻。
而且，作為目前電力行業內影響力最大、應用性最強的AI大賽，其多項創新成果已應用于電網業務。
以首屆賽事勝出的“AI負荷預測”為例，該平臺2020年3月投入試運行，截至2022年10月數據，南方五省區96點AI負荷預測年度平均準確率97.4%，較人工預測提升0.6%。
一組來自《數字電網實踐白皮書》的數據顯示：以廣東珠三角某市為例，其年最大負荷約為1358萬千瓦，原平均負荷預測誤差平均5.6%。以往預計需要228.09萬千瓦旋轉備用，導致的年煤耗達619.4萬噸標煤。通過基于人工智能技術的負荷高精度預測，可降誤差降低到3.5%，旋轉備用煤耗降低37.5%，每年降低標準煤耗232.3萬噸。
2023年2月17日，第四屆電力調度AI應用大賽決賽如期舉辦，本次賽事基于“強化學習平臺、電力調度仿真平臺、提高電網運行安全穩定和新能源消納”幾個賽題展開，體現出了傳統電力系統向以新能源為主體的新型電力系統轉型所面臨的多重挑戰，以及對新一代數字技術的迫切需求。
作為本屆AI大賽的賽題之一，“強化學習技術”引起電力行業關注。其實，從圍棋大師AlphaGo，到生物醫藥界明星AlphaFold，再到電網新星AlphaGrid，Alpha家族的迭代已經充分體現出強化學習技術等前沿技術對于傳統領域的變革和引領。而所謂“強化學習技術”，簡單說就是以“試錯”的方式通過千百萬次的訓練，使訓練體形成專家經驗的神經模型，形成以最優決策來指導業務的AI應用。
當前，強化學習技術正處在各行業的應用爆發階段，對于電力系統而言，基于電網現有的仿真環境來訓練智能體猶如“如魚得水”，搭建一個“DSP電網仿真系統+強化學習算法+集群化封裝”的訓練平臺，將極大提升強化學習技術在電網深度應用的想象空間。
值得一提的是，除賽事之外，本次活動也重磅發布《數字電網調度領域新技術成熟度報告》。當前南方電網正在構建以數據為核心生產要素的數字電網體系，以推動電網運行向“云+AI”智能進化，該報告也展示出電力調度從“云”向“云+AI”進化的過程與趨勢。
當前，中國電網的智能化水平已領先世界，自我突破是推動其發展的內生力量。某種程度上看，“云+AI”是數字電網積極進化的方向，也將成為構建新型電力系統的關鍵。
“堅定AI在新型電力系統應用的信心，找準AI應用場景，完善AI開發應用機制，加強AI在電網實際生產運行中的應用。”南方電網電力調度控制中心總經理李建設2月16日舉辦的“人工智能技術在新型電力系統的應用”主題沙龍上這樣表示，要進一步認識云計算、大數據、AI的價值，并積極推動新技術的落地，“只有真正用起來，才能推動技術更加完善，更加安全，更加可靠”。
未來已來
2022年，南網總調啟動了新型調度AI認知服務平臺（“左腦”）和新型調度強化優化決策平臺（“右腦”）建設，以構成新型電力調度系統“智慧大腦”。可以預測的是，在新型電力系統時代，“云+AI”所提供的強大決策能力將對源網荷儲柔性互動、促進新能源消納、保障電網安全穩定提供更大的助力。
《“十四五”現代能源體系規劃》提出，十四五期間要提升能源產業鏈現代化水平，加快能源產業數字化、智能化升級，加強對于新一代AI、云計算、區塊鏈、大數據、物聯網等技術的應用。
當前，AI在能源電力行業應用還處于初級階段。但是“十三五”至“十四五”初期這個階段，大模型參數的指數級增長帶來了AI“智力”的指數級增長，2023年初爆火的chatGPT的出現帶來了不亞于2016年AlphaGo戰勝人類圍棋冠軍的震撼。
能源互聯網時代，相信會有更多基于預測類、圖譜類、強化學習類、綜合類新技術的應用產生，并且這些新技術的研發和應用模式將由傳統的“作坊式”生產轉變為工業化流水線模式，未來更多的電網AI應用也將有效提升電網智能化水平，成為構建新型電力系統的有效支撐。
