AI讓電力行業(yè)更高效、低碳、安全

張曄

日前，受寒潮影響，江蘇省出現(xiàn)大范圍雨雪天氣。在全省用電“尖峰時(shí)刻”，南瑞集團(tuán)有限公司研發(fā)的人工智能負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮關(guān)鍵作用，負(fù)荷預(yù)測(cè)日前準(zhǔn)確率高達(dá)97.8%，為保障冬季寒潮期間電力平穩(wěn)有序供應(yīng)提供了支撐。

這只是人工智能技術(shù)在電網(wǎng)應(yīng)用中的一個(gè)縮影。近年來(lái)，隨著我國(guó)加快推進(jìn)新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)，能源電力行業(yè)人工智能應(yīng)用需求快速增長(zhǎng)，成為人工智能廠商競(jìng)爭(zhēng)的新藍(lán)海。人工智能技術(shù)將如何賦能電力行業(yè)發(fā)展？怎樣規(guī)避“人工智能+電力”的風(fēng)險(xiǎn)，使人工智能更好服務(wù)人們生產(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展？

企業(yè)紛紛入局研發(fā)電力大模型

人工智能技術(shù)不再局限于讓人類從重復(fù)勞動(dòng)中解放，而是更多地參與到創(chuàng)意性、決策性工作中來(lái)。

國(guó)網(wǎng)江蘇電力數(shù)字化部安全運(yùn)行處副處長(zhǎng)蔣承伶認(rèn)為，人工智能技術(shù)對(duì)于加快推進(jìn)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)意義重大。人工智能作為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐，在促進(jìn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合、挖掘海量數(shù)據(jù)價(jià)值、驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)優(yōu)化升級(jí)等方面具有不可替代的作用，能夠賦能發(fā)、輸、變、配、用、安監(jiān)、基建以及管理等多領(lǐng)域智能化轉(zhuǎn)型。

大模型作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向，能夠降低人工智能開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的門檻。目前，華為、阿里、騰訊、百度等企業(yè)都宣布將電力作為大模型的重點(diǎn)垂直應(yīng)用領(lǐng)域。比如，2023年7月，華為云面向業(yè)界發(fā)布了盤古大模型3.0。它能夠讓企業(yè)“定制”自己的專屬大模型，其中包括電力智慧巡檢應(yīng)用。百度文心一言打造的電力行業(yè)大模型覆蓋了電力知識(shí)問(wèn)答系統(tǒng)、電力文檔智能分析等多個(gè)能源行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。

國(guó)內(nèi)電力企業(yè)也在人工智能上發(fā)力。比如，國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)了覆蓋總部及27家省公司的人工智能“兩庫(kù)一平臺(tái)”，形成了通用組件基礎(chǔ)支撐能力；南方電網(wǎng)打造大模型“大瓦特”，構(gòu)建了高效便捷的數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)、機(jī)器人也廣泛應(yīng)用于我國(guó)電網(wǎng)設(shè)備的巡視與檢測(cè)中。高效工作的背后，是人工智能平臺(tái)的支撐。

人工智能為電力系統(tǒng)添“智慧”

當(dāng)前，人工智能與傳統(tǒng)行業(yè)的深度融合正引領(lǐng)一場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形態(tài)的革命。電力企業(yè)也在搶抓人工智能發(fā)展機(jī)遇，推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，助力能源電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

蔣承伶告訴筆者，以往受限于數(shù)據(jù)獲取難度大、計(jì)算分析能力不足、決策預(yù)測(cè)依賴人工等因素，電力行業(yè)存在電力供需匹配難度大、設(shè)備運(yùn)檢效率不高、新能源消納效率低等痛點(diǎn)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和學(xué)習(xí)能力，為解決這些問(wèn)題提供了新途徑。

在江蘇南京110千伏鼓樓變電站，一體式輕量化聲紋感知裝備晝夜不停地監(jiān)聽(tīng)著變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。這位不知疲倦的變電設(shè)備“健康衛(wèi)士”，通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)，利用“聽(tīng)”到的9萬(wàn)余條聲紋數(shù)據(jù)，開(kāi)展局部放電、機(jī)械異響等缺陷聲紋特征學(xué)習(xí)，可實(shí)現(xiàn)10分鐘內(nèi)對(duì)多種故障的準(zhǔn)確識(shí)別預(yù)警。

蔣承伶介紹，將人工智能技術(shù)融入數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和故障識(shí)別的環(huán)節(jié)，改善分析決策的精準(zhǔn)度，已成為電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用人工智能技術(shù)的一個(gè)重要方向。目前，無(wú)論在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域，還是在新能源領(lǐng)域，人工智能技術(shù)都在改變著原有的生態(tài)，讓電網(wǎng)更智慧、更堅(jiān)強(qiáng)。

在新能源領(lǐng)域，精準(zhǔn)而快速地對(duì)新能源裝機(jī)資源、出力進(jìn)行預(yù)測(cè)，是實(shí)現(xiàn)能源管理和使用的關(guān)鍵。國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱國(guó)網(wǎng)江蘇電科院）利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的圖像分析能力和長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間序列分析能力，對(duì)屋頂光伏資源及其實(shí)時(shí)出力進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了新能源的高效利用。

在人工智能技術(shù)的加持下，國(guó)網(wǎng)江蘇電科院研發(fā)的辨識(shí)技術(shù)就像一個(gè)“超級(jí)偵探”，通過(guò)衛(wèi)星地圖，即可找出全國(guó)所有可能適合安裝光伏板的屋頂。目前，利用該技術(shù)，工作人員已測(cè)算出江蘇可開(kāi)發(fā)屋頂光伏面積。同時(shí)，在長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析光伏出力曲線規(guī)律基礎(chǔ)上，國(guó)網(wǎng)江蘇電科院疊加氣象云圖分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)江蘇50多萬(wàn)戶、2300多萬(wàn)千瓦的低壓分布式光伏運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，全省分布式光伏實(shí)時(shí)出力估算準(zhǔn)確度達(dá)96%以上。

國(guó)網(wǎng)江蘇電力設(shè)備部技術(shù)處處長(zhǎng)付慧介紹，目前，國(guó)網(wǎng)江蘇電力已經(jīng)建成輸電、變電算法評(píng)估平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，各種電力設(shè)備運(yùn)用的人工智能算法可以一較高下，為實(shí)際應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

發(fā)展電力人工智能還需重視安全風(fēng)險(xiǎn)

隨著人工智能在電力領(lǐng)域的推廣，安全問(wèn)題引起了業(yè)界關(guān)注。一方面，面對(duì)復(fù)雜多變的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、應(yīng)用需求，人工智能識(shí)別率、誤報(bào)率、漏報(bào)率等性能指標(biāo)能否滿足應(yīng)用要求，人工智能的算力能否滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，都要經(jīng)過(guò)充分測(cè)試。另一方面，人工智能技術(shù)也給不法分子提供了新的攻擊手段。基于人工智能技術(shù)的數(shù)據(jù)投毒、算法后門、對(duì)抗樣本攻擊等，給電網(wǎng)信息安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

“人工智能在帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。”南京大學(xué)人工智能學(xué)院教授李宇峰說(shuō)，“應(yīng)建立全面而有效的治理機(jī)制，發(fā)展穩(wěn)健機(jī)器學(xué)習(xí)理論方法體系，更好地將人工智能技術(shù)安全應(yīng)用到電力領(lǐng)域。”

針對(duì)運(yùn)用了人工智能技術(shù)的新型攻擊手段，電網(wǎng)同樣也可利用人工智能算法檢測(cè)惡意活動(dòng)，并在其造成損害之前提醒操作員，保護(hù)電網(wǎng)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊和其他威脅。比如，國(guó)網(wǎng)江蘇電科院基于人工智能技術(shù)研發(fā)了程序語(yǔ)義智能分析模型、軟件供應(yīng)鏈開(kāi)源組件知識(shí)圖譜等網(wǎng)絡(luò)安全督查檢測(cè)工具，并將它應(yīng)用于江蘇信息系統(tǒng)入網(wǎng)安全檢測(cè)。這些成果大幅提高了漏洞檢測(cè)的準(zhǔn)確率和效率。目前，漏洞自動(dòng)化識(shí)別準(zhǔn)確率超過(guò)98%，檢測(cè)校核時(shí)間縮短了60%。2023年，在這些成果的輔助下，網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)技術(shù)人員累計(jì)發(fā)現(xiàn)并處置漏洞10萬(wàn)余個(gè)，有力支撐了江蘇電力系統(tǒng)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管控工作。

“保障人工智能安全是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。”國(guó)網(wǎng)江蘇電科院數(shù)字化中心主任趙新冬說(shuō)。他認(rèn)為，應(yīng)通過(guò)持續(xù)關(guān)注和不斷努力，推動(dòng)人工智能技術(shù)健康發(fā)展，使之為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系服務(wù)，而不是成為人類的威脅。