人工智能在供電能效服務中的應用

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電力能源行業(yè)是中國經濟發(fā)展的重要基礎產業(yè)和先行產業(yè)，也是加快實現(xiàn)中國“雙碳”目標的重點領域。中國電力行業(yè)在改革開放后的40多年間取得了巨大發(fā)展。2018年，中國發(fā)電量和發(fā)電裝機容量均居全球首位，到2021年發(fā)電裝機容量超過2.35×109kW，發(fā)電技術向大容量、高參數(shù)、環(huán)保型方向發(fā)展，特高壓輸電、高溫冷堆技術等領域處于世界先進水平。然而，中國電力能源發(fā)電結構和布局不均衡、可再生新能源利用能力不足、發(fā)電資源布局不合理、輸配電網資源優(yōu)化配置欠缺等問題依舊較為突出[1]。人工智能技術作為建設新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐技術，對加快傳統(tǒng)能源電力行業(yè)的產業(yè)升級、業(yè)態(tài)創(chuàng)新、服務變革具有重要作用，是推動中國電力行業(yè)跨越式發(fā)展、助力電網高質量發(fā)展的重要途徑[2-3]。中國已從國家戰(zhàn)略層面開始了新一代人工智能技術在電力行業(yè)中的部署。因此，本文基于人工智能技術的特點及該技術在供電和電力能效服務中的應用，提出從打造數(shù)字化平臺、加強基礎性建設、建立標準化體系三個層面建設“供電+能效服務”模式的創(chuàng)新發(fā)展思考，這對實現(xiàn)人工智能技術在電力能源行業(yè)的廣泛應用具有一定的借鑒意義。

1人工智能技術概述

人工智能（ArtficialItelnigence，AI）是一種綜合性技術科學，涉及數(shù)學、哲學、認知科學、神經生理學、心理學等各類學科，研究領域主要涉及圖像識別、語言識別、人臉識別、機器人、自然語言處理等方面。人工智能算法是綜合硬件、算法、大數(shù)據(jù)等技術的綜合算法。其中，硬件主要包括芯片、傳感器、執(zhí)行元件等。人工智能算法主要有人工神經網絡、貝葉斯、決策樹、深度學習等算法。人工智能技術產生于20世紀50年代，并隨著計算機技術的發(fā)展初具模型，但受限于當時較為落后的計算機芯片技術，部分人工智能算法未能實現(xiàn)。到20世紀80年代，隨著計算機技術的快速發(fā)展和CPU技術在納米級別的不斷突破，人工智能技術進入全新發(fā)展階段[4]。2006年之后，隨著深度學習的發(fā)展和計算機技術計算能力的快速提升，人工智能在某些領域已經逐漸成熟并在一定程度上得到應用。人工智能主要有提高工作效率、提升預測能力、加強質量控制等作用，目前已經成為推動全球新一輪科技和產業(yè)變革的強大驅動力，上升為世界各國提升國家競爭力、維護國家安全的重大戰(zhàn)略，在電力能源、智能電網等領域應用廣泛。

2人工智能技術在供電中的應用

2.1在安全生產領域中的應用

人工智能技術在安全生產領域中的應用，主要體現(xiàn)在電力系統(tǒng)中的輸電、變電、配電和安全管理等過程的全面感知和智能巡檢中，目的是實現(xiàn)電力系統(tǒng)全過程安全生產[5]。a)輸電層面。應用無人駕駛技術和圖像識別技術，實現(xiàn)電機車自動駕駛、數(shù)據(jù)采集、智能分析等全過程智能化作業(yè)；應用前端識別、傾斜攝影等技術，通過無人機智能巡視技術、在線智能監(jiān)測技術對輸電線路中交叉跨越、外力破壞、山火等通道重點隱患進行現(xiàn)場風險管控。b)變電層面。通過在全站搭載不同類型的載體智能終端，利用無人化的智能機器，綜合大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術實現(xiàn)對終端的集中管控、對異常結果進行自動判別推送；利用圖像識別、自動定位等人工智能技術進行遠距離一體化調控操作，實現(xiàn)倒閘操作程序化、現(xiàn)場無人化，最大程度上降低操作失誤的風險[6]。c)配電層面。搭載智能運維設備設施對配電網環(huán)境、電氣量、設備狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行實時采集，利用人工智能算法對配網數(shù)據(jù)進行分析、異常預警等[7]。d)安全管理層面。應用物聯(lián)網、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，開發(fā)智慧化安全監(jiān)管建設平臺，將技防與管理深度融合，實現(xiàn)現(xiàn)場風險智慧化管控和輔助決策、作業(yè)現(xiàn)場可視可感、風險可知可控，提升風險預控能力。

2.2在供電營業(yè)服務中的應用

人工智能技術在供電企業(yè)智能管理中的應用，主要體現(xiàn)在市場營銷和企業(yè)管理兩大領域。a)市場營銷領域。利用電子證照共享服務技術，實現(xiàn)電子簽章全網高低壓自動報裝；以人工智能技術提升遠程服務、坐席服務能效，提升分流高峰期人工話務效率，實現(xiàn)用戶的多元化、智能化需求。b)企業(yè)管理領域。在財務管理層面，利用流程自動化技術，通過對電費、賬務、銀行等數(shù)據(jù)的自動采集，實現(xiàn)自動分析、生成結果等一體化操作；在運營監(jiān)管層面，通過流程自動化和運營平臺的深度有機融合，實現(xiàn)企業(yè)核心運營業(yè)務指標的自動采集、預警判斷、跟蹤溯源、閉環(huán)管控；在合同管理方面，采用電網管理平臺合同進行智能審查，實現(xiàn)合同簽訂、支付、保障的全流程智能管理；在會議管理方面，通過采用身份感知、語音感知、表情感知等人工智能技術，實現(xiàn)語音、語義、圖像識別以及視頻會議系統(tǒng)高效協(xié)同，從而提升會議系統(tǒng)智能化管理的水平和會議效率[8]。

2.3在智慧能源管理中的應用

智慧能源管理是指從能源系統(tǒng)智能優(yōu)化控制、能源計量及管理、能源設備管理三方面提升能源利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。人工智能技術作為一種高效算法，也逐漸應用于智慧能源管理中。a)能源系統(tǒng)智能優(yōu)化控制。利用機器學習、知識圖譜、專家系統(tǒng)等人工智能算法，從管理、技術、運維三個維度進行能源管理。例如：結合了人工智能技術的能效優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)孤島高耦合難優(yōu)化的難題，在挖掘能源系統(tǒng)節(jié)能潛力的前提下，使用戶節(jié)能增效大大提高；對于空壓機系統(tǒng)、暖通空調系統(tǒng)、鍋爐熱水系統(tǒng)的用電優(yōu)化和管理，通過人工智能技術自動對空調或者制冷系統(tǒng)中的冷凍冷卻水量、水溫、風量、風速等要素進行精細化配置。b)搭建智慧能源管理平臺。平臺主要由能源精細化管理系統(tǒng)、AI能效優(yōu)化控制系統(tǒng)、設備智能管理系統(tǒng)組成。其中，能源精細化管理系統(tǒng)通過管理方式的創(chuàng)新幫助用戶發(fā)現(xiàn)能源問題，并提供節(jié)能優(yōu)化的有效基礎數(shù)據(jù)；AI能效優(yōu)化控制系統(tǒng)通過技術方式幫助用戶進行系統(tǒng)節(jié)能控制，達到節(jié)能降耗的目的；設備智能管理系統(tǒng)以預測性運維方式重點解決用戶設備運行維護、故障停機等難題。

3人工智能技術在電力能效服務中的應用

電力能效服務是指利用人工智能等技術，通過建立保障機制、提高規(guī)劃管理、優(yōu)化運行效果、完善監(jiān)督管理等方式，實現(xiàn)電力系統(tǒng)在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電過程中的經濟效益、社會效益、環(huán)境效益最大化的統(tǒng)籌方式。

3.1基于物聯(lián)網技術的電力能效管理

電力物聯(lián)網技術的基礎是互聯(lián)網技術。電力物聯(lián)網技術利用傳感器和通信傳輸技術將采集到的電力企業(yè)、設備、用戶之間的信息按照特定協(xié)議進行傳輸和連接，完成電力系統(tǒng)在“發(fā)、輸、變、配、用”環(huán)節(jié)的信息交互，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能監(jiān)測和管理，從而提高電力管理效能。電力物聯(lián)網的主要結構可分為感知層、通信層和應用層三層。其中，底端是感知層，主要作用是采集電壓、電流等電力能效數(shù)據(jù)、環(huán)境相關數(shù)據(jù)等；中間層是通信層，是感知層與應用層之間的中間渠道，通過4G，GPRS（GeneralPcketRdioSrvice，aae通用分組無線業(yè)務）等通信載體實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時、遠距離、高質量傳輸；核心層是應用層，是企業(yè)電力能效集中管理的重要方式，由用戶層、公共服務層、數(shù)據(jù)庫層等構成[9-10]。具體結構如圖2所示。

3.2基于大數(shù)據(jù)技術的能效賬單

能效賬單以“供電+能效服務”為核心，在12種能效模型和90余條行業(yè)能效標準的基礎上，運用大數(shù)據(jù)分析技術為企業(yè)量身定做“用電體檢報告單”，為企業(yè)用電精準“畫像”。能效賬單包含電量電費、峰谷分析、力調分析、容量分析、變損分析、負載分析、政策紅利七項內容，它將供電服務與客戶用能場景充分結合，通過柱狀圖等方式可視化呈現(xiàn)客戶用電量等關鍵數(shù)據(jù)，幫助用戶直觀了解自身用能情況。通過能效賬單，用戶可以查看自己的用電負載分析、力調分析、峰谷分析等，隨時掌握企業(yè)的能效情況并及時調整生產方案、制定設備改造計劃。能效賬單的推廣能夠幫助企業(yè)了解自身能效情況，挖掘節(jié)能減排潛力，為企業(yè)提供專業(yè)可靠的能效分析，還能夠滲透政策紅利，促進企業(yè)安全可靠用電，有效助推企業(yè)低碳轉型和社會節(jié)能減排。

3.3基于綜合技術的電力交易平臺

電力交易平臺是電力體制改革背景下由傳統(tǒng)的計劃方式向市場交易模式逐步轉變的必然產物，主流應用方向主要可分為電力商品交易、市場結算、市場服務和市場分析四方面。基于綜合技術的電力交易平臺一般以云計算技術為基礎，具體可包含基礎設施層、平臺服務層、應用服務層和客戶端層。基礎設施層是完成交易平臺日常運維的基礎，能夠滿足海量數(shù)據(jù)的交易存儲、高性能的并行計算以及高頻次的系統(tǒng)訪問與使用。平臺服務層充分體現(xiàn)了電力交易平臺的行業(yè)特色，是電力交易門戶網站的基礎，可細分為消息服務、權限服務、模型服務與計算服務等功能。應用服務層主要用于實現(xiàn)業(yè)務交易、市場結算、市場分析與市場服務等功能，能夠滿足多樣化的電力市場服務需求，在滿足基本服務的基礎上，能夠快速響應多元化的用戶業(yè)務需求。客戶端層能夠滿足客戶通過各種終端設備隨時隨地訪問電力交易市場并獲取相應服務內容的需求，為用戶提供更加多元化、便捷化的交互使用體驗[11]。

4供電+能效服務模式創(chuàng)新路徑思考

4.1打造數(shù)字化平臺

順應新一輪數(shù)字革命的浪潮，充分借助大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網、5G、人工智能、區(qū)塊鏈等新興數(shù)字技術，打造數(shù)字化能源平臺。a)穩(wěn)固數(shù)據(jù)基礎。提升數(shù)據(jù)存儲與分析能力，對于平臺采集的規(guī)劃、基建、營銷、生產、調度等一系列用能數(shù)據(jù)進行整合，吸引更多各行各業(yè)的用能企業(yè)入駐數(shù)字化平臺，打破行業(yè)內外數(shù)據(jù)壁壘，真正實現(xiàn)全社會用能數(shù)據(jù)的共建、共聚、共享，推出更多順應節(jié)能減排趨勢的能效服務產品。b)提高服務水平。加大在數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)優(yōu)化、模型仿真、高效用能等行業(yè)核心技術領域的突破力度，充分運用數(shù)據(jù)可視化等手段，為用戶在工業(yè)、建筑、交通等領域提供專業(yè)化的能效診斷服務，充分挖掘用能潛力，提升用戶經濟效益。c)強化數(shù)字賦能。推動數(shù)字化平臺的精益化管理應用，在提供能效診斷、節(jié)能潛力評估、能效方案輔助決策等服務的同時，進一步推動開發(fā)數(shù)據(jù)分析多元應用場景，為生產運行、經營管理、營銷服務等領域開創(chuàng)更多新技術、新業(yè)務、新模式、新業(yè)態(tài)[12]。

4.2加強基礎性建設

基礎性建設是聚焦客戶能效提升、優(yōu)化用能結構、全面推進“供電+能效服務”模式轉型升級的根本。a)攻關前沿核心技術。強化創(chuàng)新驅動力，積極拓展設備運維、電網調度、客戶服務等方面的智能化應用。推動構建企校協(xié)同合作機制，促進專業(yè)化團隊與人才培養(yǎng)，為實現(xiàn)能效產業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展提供技術支撐。b)研發(fā)關鍵技術裝備。順應市場化服務需求，聯(lián)合生產企業(yè)研發(fā)用能效率更高的企業(yè)生產設備，充分挖掘節(jié)能減排潛力，推動能效服務向專業(yè)化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。c)發(fā)揮市場調節(jié)運作潛力。在完善基礎設施建設的同時注重與市場生態(tài)主體共同發(fā)展，引導用戶按需選擇市場化服務，充分發(fā)揮能效市場的資源調配潛力。

4.3建立標準化體系

立足電力能效行業(yè)需求，為“供電+能效服務”建立標準化建設與指標評價體系是進一步增強業(yè)務實施能力、推動用能方式升級、拓寬應用場景的重要手段。圍繞能效業(yè)務開展需求，在現(xiàn)有的能效標準基礎上，整合制定更加完善的能效服務相關標準體系，重點涵蓋設備能效技術指標、施工技術標準、數(shù)據(jù)傳輸與采集等領域，結合工業(yè)、交通、建筑、居民等用能客戶的需求，制定節(jié)能潛力挖掘與用電效率提升的個性化解決方案，助推“供電+能效服務”不斷走向標準化、模塊化、數(shù)字化。

5結語

隨著人工智能技術在各行各業(yè)領域的滲透，電力行業(yè)也因人工智能技術開啟了新一輪的變革與創(chuàng)新。近年來，國家已從戰(zhàn)略層面開啟了新一代人工智能技術在電力行業(yè)中的部署，尤其是在供電和電力效能方面能夠發(fā)揮出更大的價值。在此基礎上，從打造數(shù)字化平臺、加強基礎性建設、建立標準化體系三個層面提出建設“供電+能效服務”模式的創(chuàng)新發(fā)展思考，為人工智能技術在電力領域的進一步創(chuàng)新與應用夯實基礎。

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作者:王樂樂 毛吉紅 路潔 王國彬 單位:國網寧夏營銷服務中心