“云”助力新型电力系统发展 实现减碳目标 南方电网请AI来帮忙

基于南方电网调度云平台，普通调度员7天就能开发出AI应用。资料图片

“碳达峰”“碳中和”成为今年的热议话题，不仅是因为“碳达峰”“碳中和”是我国“十四五”污染防治攻坚战的主攻目标，同时也是由于“碳达峰”“碳中和”首次写入政府工作报告，并明确提出今年要扎实做好“碳达峰”“碳中和”各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案。

要实现2030年“碳达峰”、2060“碳中和”的目标，和大众息息相关的电网无疑是需要共同努力的一分子，而电网加快数字化转型则是必经之路。

看不见摸不着的电，如何能够“数字化”起来？这个在一般人看来难以理解的“技能”，在南方电网和阿里云合作下，探索出了基于云的“AI+电”模式。

在此前南方电网主办的第二届电力调度AI应用大赛上，45支来自高校、科研机构、企业的参赛队伍借助AI算法，挑战行业内的母线负荷预测难题。最终，有25支队伍的预测准确率超过了湛江方式专业的人工成绩。其中夺冠的队伍准确率达到85%，综合效能比传统提高10%。

“AI和电”的牵手，带来的不仅是效能的提升，更成为产业数字化转型的练兵场，为全社会的数字化建设提供基础和保障。

“AI+电”成降本增效新路径

只用7天就开发出一套AI应用，将电力系统母线负荷预测的准确率提升了4个百分点——这是广东电网电力调控中心员工在AI应用大赛上取得的成绩，而准确率的提升，背后不仅可以带来降本增效的直接效应，同时也为“碳中和”目标的实现提供了努力的方向。

“基于南方电网和阿里云搭建的云平台，普通调度员现学现用，通过拖拉拽和简单的代码，就做到了AI负荷预测，准确率甚至超过了计算机系的学生，这在过去是不可想象的。”南方电网一级技术专家、教授级高级工程师梁寿愚告诉笔者。

据了解，电力调度AI应用大赛由南方电网电力调度控制中心、中国电机工程学会电力系统自动化专委会等机构共同举办，是目前电力行业内影响力最大、应用性最强的AI大赛。此前，首届AI大赛中胜出的全网负荷预测方案就已应用于电网业务，将准确率提升到97.63%，预计今年会全面启用。

在电力调度的场景当中，“预测”一直是最具挑战性的环节。要让AI做出准确地预测，首先需要机器学习历史数据。这是个海量的数据库，涵盖了十年间的负荷曲线、电网网格结构、历史检修票数据、气象数据等……如果让一个人逐一翻阅，可能要花上数年的时间。而南方电网基于阿里云技术搭建的调度云平台此时就派上了用场。

据介绍，电力调度是电网中最核心的系统，要对所有电厂、用户的计划进行编排，保证发电、用电的实时平衡。南方电网的电力调度覆盖五省一区，系统复杂。2018年，南方电网在行业内率先搭建电网系统的“大脑中枢”——调度云平台，并于2019年8月正式上线。基于调度云的强大算力，南方电网总调的日前安全校核功能计算时间从过去的1小时缩短到10分钟。

除了稳定高效，调度云也是一个开放的技术开发平台。“调度云就相当于手机的操作系统和开发运行的生态，我们可以在云上快速开发出各种应用，就像手机的APP。”梁寿愚打了一个比方。

调度云平台搭建完成后仅三个月，南方电网就快速上线了“电力现货交易”业务，通过对供需关系和市场规则的自动调配，不同地区、时段电价每15分钟动态调整一次，让全社会的用电成本降到最低。资料显示，一个用电大户的单日电费从19万元降至了7.8万元。

通过“AI+电”的结合，不仅使得南方电网本身在调度等方面具备了更高的效率，同时也让用电方得到了更低的用电成本，减少了电力的损耗，为实现“碳中和”这个宏伟的目标提供了可行的方向。

据南方电网方面介绍，目前其调度云平台还在不断扩大，以期助力电力行业的更多创新。据介绍，阿里云的扩容项目完成后，预计南方电网全网超过50%的业务系统都将跑在调度云上。基于强大稳定的基础云平台，调度云新建的服务器可以即插即用，应用使用的资源可以秒级扩展，真正让用电更安全、成本更低。

“AI+电”为社会贡献新价值

从去年突如其来的新冠肺炎疫情，到今年来势汹汹的寒潮，来自社会和自然的挑战都对电力系统带来影响，而在面对各种挑战的同时，“AI+电”突现出了新的价值。

“疫情之下，对我们的一些开发工作带来了影响。”据梁寿愚介绍，疫情导致人员流动不便，集中的人员开发安排也面临困难，通过云端开发的方式无疑更加灵活，“像广东、广西、云南、贵州等地区，我们会发一个云桌面终端的盒子，他们通过终端盒子远程就能登进来开发部署程序，所以在一定程度上实现了即使开发的人员分散，但是仍然能够依赖云技术解决。”

除了疫情的影响，恶劣天气也是对电力行业造成影响的重要因素之一，诸如台风、寒潮等都会让电力系统面临挑战。

“今年以来寒潮来袭，气温在短时间内变化比较快，这个过程中人工的负荷预测确实有点适应不了，但是AI的负荷预测会更好，因为AI对历史数据进行训练之后，对气温的数据变化反应比较准确。遇到大降温，AI预测往往比人的预测准确率要高很多，有时要高3%—5%。具体来说，AI能准确预测第二天的峰值或低谷，精确到每15分钟要输入、发出多少电量。因为对于电网系统来说，如果负荷预测不准，会有很大问题：比如到了峰值期，发电量不够调配，可能在一些区域就要限电，而AI就有效地避免了限电问题的出现。”据梁寿愚介绍，基于调度云平台，一个全新的气象预测超算平台也会在今年第一波台风来临之前上线，减少恶劣天气对用电的影响，这在电力行业也尚属首次。

“与南方电网的合作有三个关键点，首先是调度实现了IT基础设施的云化；第二是实现核心技术的互联网化；第三是实现南网调度相关应用数据化和云化。”阿里云架构师刘志龙告诉笔者，未来南方电网的“云化”，是整个产业发展的路径，南方电网的数字化转型体现了其魄力及前瞻性。

在南方电网利用“云”走向电力系统数字化发展的背后，离不开的是我国云计算基础平台的崛起和投入，在今年两会期间，阿里云智能总裁、阿里巴巴达摩院院长张建锋在接受采访时就表示：“12年前，阿里巴巴在国内率先投入探索云计算，自主研发的飞天操作系统打破了国外在云计算底层技术上的垄断局面，成为全球三朵云之一。下一个十年，阿里巴巴将坚定不移继续加大对基础技术和前沿技术的投入，在人工智能、芯片、量子计算、区块链等领域进行科研攻关，力争实现重大突破。”

撰文：叶丹

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