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AI让电力行业更高效、低碳、安全

文/鲸能云2024-04-11 20:26:20



日前,受寒潮影响,江苏省出现大范围雨雪天气。在全省用电“尖峰时刻”,南瑞集团有限公司研发的人工智能负荷预测系统发挥关键作用,负荷预测日前准确率高达97.8%,为保障冬季寒潮期间电力平稳有序供应提供了支撑。


这只是人工智能技术在电网应用中的一个缩影。近年来,随着我国加快推进新型电力系统和新型能源体系建设,能源电力行业人工智能应用需求快速增长,成为人工智能厂商竞争的新蓝海。人工智能技术将如何赋能电力行业发展?怎样规避“人工智能+电力”的风险,使人工智能更好服务人们生产生活和经济社会高质量发展?




1、企业纷纷入局研发电

力大模型



人工智能技术不再局限于让人类从重复劳动中解放,而是更多地参与到创意性、决策性工作中来。


国网江苏电力数字化部安全运行处副处长蒋承伶认为,人工智能技术对于加快推进构建新型电力系统和新型能源体系建设意义重大。人工智能作为电力行业数字化转型的重要支撑,在促进数据业务融合、挖掘海量数据价值、驱动业务优化升级等方面具有不可替代的作用,能够赋能发、输、变、配、用、安监、基建以及管理等多领域智能化转型。


大模型作为产业发展的热点方向,能够降低人工智能开发与应用的门槛。目前,华为、阿里、腾讯、百度等企业都宣布将电力作为大模型的重点垂直应用领域。比如,2023年7月,华为云面向业界发布了盘古大模型3.0。它能够让企业“定制”自己的专属大模型,其中包括电力智慧巡检应用。百度文心一言打造的电力行业大模型覆盖了电力知识问答系统、电力文档智能分析等多个能源行业应用场景。


国内电力企业也在人工智能上发力。比如,国家电网建设了覆盖总部及27家省公司的人工智能“两库一平台”,形成了通用组件基础支撑能力;南方电网打造大模型“大瓦特”,构建了高效便捷的数字化基础平台。近年来,无人机、机器人也广泛应用于我国电网设备的巡视与检测中。高效工作的背后,是人工智能平台的支撑。



2、人工智能为电力系统

添“智慧”



当前,人工智能与传统行业的深度融合正引领一场经济形态的革命。电力企业也在抢抓人工智能发展机遇,推进新型电力系统建设,助力能源电力行业数字化转型。


蒋承伶告诉记者,以往受限于数据获取难度大、计算分析能力不足、决策预测依赖人工等因素,电力行业存在电力供需匹配难度大、设备运检效率不高、新能源消纳效率低等痛点。计算机视觉、深度学习、神经网络等人工智能技术以其强大的数据处理能力和学习能力,为解决这些问题提供了新途径。


在江苏南京110千伏鼓楼变电站,一体式轻量化声纹感知装备昼夜不停地监听着变压器的运行状态。这位不知疲倦的变电设备“健康卫士”,通过深度学习技术,利用“听”到的9万余条声纹数据,开展局部放电、机械异响等缺陷声纹特征学习,可实现10分钟内对多种故障的准确识别预警。


蒋承伶介绍,将人工智能技术融入数据监测和故障识别的环节,改善分析决策的精准度,已成为电网企业应用人工智能技术的一个重要方向。目前,无论在传统能源领域,还是在新能源领域,人工智能技术都在改变着原有的生态,让电网更智慧、更坚强。


在新能源领域,精准而快速地对新能源装机资源、出力进行预测,是实现能源管理和使用的关键。国网江苏省电力有限公司电力科学研究院(以下简称国网江苏电科院)利用计算机视觉的图像分析能力和长短期神经网络的时间序列分析能力,对屋顶光伏资源及其实时出力进行预测,实现了新能源的高效利用。


在人工智能技术的加持下,国网江苏电科院研发的辨识技术就像一个“超级侦探”,通过卫星地图,即可找出全国所有可能适合安装光伏板的屋顶。目前,利用该技术,工作人员已测算出江苏可开发屋顶光伏面积。同时,在长短期神经网络分析光伏出力曲线规律基础上,国网江苏电科院叠加气象云图分析,实现了对江苏50多万户、2300多万千瓦的低压分布式光伏运行状态的实时监测和精准预测,全省分布式光伏实时出力估算准确度达96%以上。


国网江苏电力设备部技术处处长付慧介绍,目前,国网江苏电力已经建成输电、变电算法评估平台。在这个平台上,各种电力设备运用的人工智能算法可以一较高下,为实际应用做好准备。



3、发展电力人工智能还

需重视安全风险



随着人工智能在电力领域的推广,安全问题引起了业界关注。一方面,面对复杂多变的作业现场环境、应用需求,人工智能识别率、误报率、漏报率等性能指标能否满足应用要求,人工智能的算力能否满足现场需求,都要经过充分测试。另一方面,人工智能技术也给不法分子提供了新的攻击手段。基于人工智能技术的数据投毒、算法后门、对抗样本攻击等,给电网信息安全带来了新的挑战。


“人工智能在带来便利的同时,也带来了一定的安全风险。”南京大学人工智能学院教授李宇峰说,“应建立全面而有效的治理机制,发展稳健机器学习理论方法体系,更好地将人工智能技术安全应用到电力领域。”


针对运用了人工智能技术的新型攻击手段,电网同样也可利用人工智能算法检测恶意活动,并在其造成损害之前提醒操作员,保护电网免受网络攻击和其他威胁。比如,国网江苏电科院基于人工智能技术研发了程序语义智能分析模型、软件供应链开源组件知识图谱等网络安全督查检测工具,并将它应用于江苏信息系统入网安全检测。这些成果大幅提高了漏洞检测的准确率和效率。目前,漏洞自动化识别准确率超过98%,检测校核时间缩短了60%。2023年,在这些成果的辅助下,网络安全检测技术人员累计发现并处置漏洞10万余个,有力支撑了江苏电力系统运行安全风险管控工作。


“保障人工智能安全是一项长期而艰巨的任务。”国网江苏电科院数字化中心主任赵新冬说。他认为,应通过持续关注和不断努力,推动人工智能技术健康发展,使之为构建新型电力系统和新型能源体系服务,而不是成为人类的威胁。


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