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國家電網(wǎng)公司南瑞集團(tuán)南瑞研究院技術(shù)研究中心副總工程師陸繼翔

2018年10月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局關(guān)于“人工智能發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢”的學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，人工智能作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動性很強(qiáng)的“頭雁”效應(yīng)。在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計(jì)算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論新技術(shù)的驅(qū)動下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等特征，并在感知智能、計(jì)算智能和認(rèn)知智能方面表現(xiàn)出強(qiáng)處理能力，其與電力系統(tǒng)結(jié)合將有助于改變電力生產(chǎn)和利用方式。

“電力是工業(yè)的先行，人工智能是未來智能電網(wǎng)的核心部分，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，不僅是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然選擇，也是能源電力轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。當(dāng)前人工智能在電力系統(tǒng)起到智能增強(qiáng)的效力，輔助人類工作，而不能替代人類。”2019年1月10-11日，在青島召開的“2019國家智能產(chǎn)業(yè)峰會”期間，國家電網(wǎng)公司南瑞集團(tuán)南瑞研究院技術(shù)研究中心（以下簡稱國電南瑞）副總工程師陸繼翔如是談道，“早在2017年10月，國家電網(wǎng)公司編制完成《國家電網(wǎng)公司人工智能專項(xiàng)規(guī)劃》，重點(diǎn)要求加強(qiáng)人工智能技術(shù)在電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣，國電南瑞積極響應(yīng)號召，緊緊圍繞人工智能技術(shù)開展了大量的科研及應(yīng)用探索工作。”

擁抱人工智能技術(shù)

現(xiàn)代電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)。近年來，隨著發(fā)電領(lǐng)域新清潔能源（風(fēng)電、太陽能等）大量接入電網(wǎng)，輸變電領(lǐng)域交直流特高壓輸變電技術(shù)使用越來越廣泛，配用電領(lǐng)域場景變化頻繁（電動汽車大量使用、需求側(cè)響應(yīng)等），以及大量分布式電源與儲能接入電網(wǎng)，微電網(wǎng)的融合，使得當(dāng)前電網(wǎng)越來越復(fù)雜，因而對電網(wǎng)的監(jiān)測、控制、調(diào)度的要求越來越高。

其次，隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)通過廣泛使用智能傳感和測控技術(shù)、高速信息通信網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)計(jì)算（大數(shù)據(jù)等）和柔性控制等技術(shù)，促進(jìn)了電網(wǎng)的信息空間和物理空間深度融合，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的信息化、自動化、互動化。但是，當(dāng)前的電網(wǎng)并沒有完全實(shí)現(xiàn)智能化。譬如在電網(wǎng)運(yùn)維中的設(shè)備故障預(yù)警，故障定位等沒有實(shí)現(xiàn)智能化；無人機(jī)巡視、視頻監(jiān)控等方面仍依賴人工判斷；在電網(wǎng)調(diào)度中由于新能源發(fā)電接入、空間負(fù)荷增加、售電主體多元化等影響，負(fù)荷預(yù)測及新能源功率預(yù)測的難度隨之增加。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用有利于高效調(diào)配資源，大幅度降低運(yùn)營成本，縱深拓展服務(wù)水平，助力電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，提高運(yùn)行效率。陸繼翔篤定地說：“加強(qiáng)人工智能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用勢在必行，電力系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域正在積極擁抱人工智能技術(shù)，推動電力行業(yè)的智能化升級，呈現(xiàn)出新生態(tài)發(fā)展模式。”

探索豐富的應(yīng)用場景

“行業(yè)內(nèi)的一些電網(wǎng)公司正在開展人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究，但目前仍處于剛剛起步的階段，顯然人工智能是一個風(fēng)口，亟待電力系統(tǒng)的深度挖掘與探索。值得注意的是，由于電力行業(yè)非常注重系統(tǒng)的安全、可靠和及時響應(yīng)等特性，所以目前人工智能尚主要用于態(tài)勢感知和輔助決策等領(lǐng)域。”陸繼翔介紹道，當(dāng)前，電網(wǎng)公司結(jié)合自身實(shí)際業(yè)務(wù)需求及優(yōu)勢，正全力推進(jìn)應(yīng)用研究，這些研究主要體現(xiàn)在以下方面：在電網(wǎng)運(yùn)行與控制領(lǐng)域，開展了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在負(fù)荷預(yù)測、調(diào)控操作決策輔助分析技術(shù)、電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化與穩(wěn)定控制等方面的研究；在輸變電領(lǐng)域，開展了架空輸電線路巡檢機(jī)器人、電纜隧道巡檢機(jī)器人、變電站巡檢機(jī)器人的研制，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行巡檢海量視頻圖像處理與分析，刀閘和開關(guān)狀態(tài)檢測、儀表自動讀數(shù)等設(shè)備狀態(tài)智能檢測工作；在配用電領(lǐng)域，開展了配電房巡檢機(jī)器人和人工智能在用能（特別是電動汽車）和用電行為方面的研究；在電力現(xiàn)貨市場方面，開展了人工智能在電力及綜合能源市場中的應(yīng)用研究；在網(wǎng)絡(luò)安全方面，開展了人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)中的應(yīng)用研究；在新能源領(lǐng)域，開展了新能源功率預(yù)測、新能源優(yōu)化調(diào)度等方面的研究。此外，隨著人工智能在可靠性、準(zhǔn)確率等方面的不斷提高，它將為更多電力業(yè)務(wù)提供輔助決策的功能。

強(qiáng)調(diào)電力與人工智能協(xié)同發(fā)展

針對人工智能技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)未來發(fā)展前景，陸繼翔認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)客觀分析和評估電力行業(yè)傳統(tǒng)技術(shù)方法與新興人工智能技術(shù)各自存在的優(yōu)勢和不足，將人工智能技術(shù)與電力業(yè)務(wù)需求相結(jié)合。充分發(fā)揮電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，運(yùn)用人工智能技術(shù)解決傳統(tǒng)電網(wǎng)分析手段所不能解決或者只能部分解決的問題，全面提升電網(wǎng)運(yùn)行控制的自動化和智能化水平，滿足未來大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)消納、電力市場支撐和特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另一方面，由于電網(wǎng)系統(tǒng)是一個瞬時平衡的強(qiáng)聯(lián)系物理系統(tǒng)、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)持續(xù)變化且非常復(fù)雜，因此為人工智能的容錯、訓(xùn)練都帶來挑戰(zhàn)，陸繼翔直言，“為了避免人工智能的局限性引發(fā)決策風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)失控，需要人與人工智能協(xié)同工作，即將人類智慧與人工智能互補(bǔ)融合，形成比兩者都更高、更強(qiáng)的智能水平。”

打造電力行業(yè)的“最強(qiáng)大腦”

2018年9月，工信部公示《2018年人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合創(chuàng)新項(xiàng)目》，國電南瑞的新一代人工智能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究與示范工程赫然在列。近年來，國電南瑞運(yùn)用人工智能在電力領(lǐng)域的探索可謂遍地開花，電力巡檢機(jī)器人、負(fù)荷預(yù)測、智能調(diào)度等研究成果逐步落地。“這些電力巡檢機(jī)器人通過深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對巡檢目標(biāo)的自動定位、表計(jì)自動識別、開關(guān)狀態(tài)識別、設(shè)備紅外缺陷診斷功能、跟蹤并完成準(zhǔn)確的拍攝任務(wù)，能夠在各種惡劣的自然環(huán)境下完成人工很難完成的作業(yè)，大幅度提高作業(yè)效率。甚至通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠針對臺風(fēng)等自然災(zāi)害進(jìn)行電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)評估。在電力負(fù)荷預(yù)測方面，國電南瑞利用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，采用多時間尺度數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，將多源數(shù)據(jù)組合成全新的時間序列向量，使用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行提取特征和負(fù)荷預(yù)測。在對蘇州地區(qū)進(jìn)行的連續(xù)半年電力負(fù)荷預(yù)測實(shí)驗(yàn)中，我們構(gòu)建的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測精度達(dá)到98%以上。”陸繼翔娓娓道來。

人工智能在電力行業(yè)的滲透和融合已成為當(dāng)下發(fā)展的重要方向，未來，人工智能不僅僅是“最強(qiáng)大腦”，還將成為電力行業(yè)的“千里眼”、“順風(fēng)耳”、“會說話的嘴巴”，推動產(chǎn)業(yè)變革，創(chuàng)造電力行業(yè)新生態(tài)。

摘自《自動化博覽》2019年1月刊