人工智能與新型能源體系的深度融合，正在書寫一個更加智慧、更加綠色和更加公平的能源未來。

▲圖為北京前沿未來科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院院長陸峰

能源是人類文明進(jìn)步的動力源泉。從柴薪到煤炭，從石油到電力，每一次能源變革都深刻影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局。如今，在應(yīng)對氣候變化、能源變革加速的背景下，建設(shè)清潔低碳、安全高效的新型能源體系，已成為普遍共識。

“人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，為能源革命注入前所未有的動能——它不僅是技術(shù)工具，更是推動能源體系實現(xiàn)跨越式變革的‘智慧大腦’。”近日，北京前沿未來科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院院長陸峰在接受《中國能源報》記者采訪時如是說。

人工智能與新型能源體系的深度融合，正在書寫一個更加智慧、更加綠色和更加公平的能源未來。在陸峰看來，技術(shù)層面，二者的融合讓能源系統(tǒng)擁有了感知、思考與決策的能力；經(jīng)濟(jì)層面，它以更低的成本實現(xiàn)了更優(yōu)的資源配置；社會層面，它推動著能源普惠、環(huán)境保護(hù)與安全韌性。

技術(shù)價值：

人工智能重塑能源系統(tǒng)運行邏輯

以往，傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的運行邏輯相對簡單：發(fā)電、輸電、配電、用電各環(huán)節(jié)相對獨立，信息流動單向而滯后，系統(tǒng)響應(yīng)主要依賴人工經(jīng)驗與預(yù)設(shè)規(guī)則。這種模式在能源結(jié)構(gòu)單一、負(fù)荷相對穩(wěn)定的時代尚可運轉(zhuǎn)，但在新能源大規(guī)模接入、用能需求日益多元的今天，已顯得力不從心。

“正是人工智能的介入，從根本上改變了這一局面。”陸峰一語中的。

首先，人工智能賦予了能源系統(tǒng)“感知”的能力。通過部署智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)終端和邊緣計算設(shè)備，能源系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集海量數(shù)據(jù)——從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動頻率到光伏面板的發(fā)電效率，從變電站的設(shè)備溫度到千家萬戶的用電習(xí)慣。這些數(shù)據(jù)不再是孤立的數(shù)字信號，而是系統(tǒng)自我認(rèn)知的基礎(chǔ)。

其次，人工智能賦予了能源系統(tǒng)“思考”的能力。機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以從歷史數(shù)據(jù)中挖掘規(guī)律，預(yù)測風(fēng)光資源的波動、電力負(fù)荷的走勢、設(shè)備故障的風(fēng)險。以風(fēng)電預(yù)測為例，傳統(tǒng)方法的誤差通常在15%左右，而基于深度學(xué)習(xí)的預(yù)測模型可以將誤差縮小到5%以內(nèi)。

更重要的是，人工智能賦予了能源系統(tǒng)“決策”的能力。面對復(fù)雜的運行環(huán)境，強(qiáng)化學(xué)習(xí)等能夠在毫秒級時間內(nèi)給出最優(yōu)調(diào)控策略——協(xié)調(diào)儲能充放電、調(diào)節(jié)柔性負(fù)荷、優(yōu)化機(jī)組組合。這種“感知—思考—決策”的閉環(huán)，讓能源系統(tǒng)從“被動響應(yīng)”走向“主動適應(yīng)”。

陸峰分析稱，具體來看，人工智能在發(fā)電側(cè)可提升新能源的可控性。風(fēng)光資源“靠天吃飯”的特性曾經(jīng)長期制約其發(fā)展，而人工智能通過對氣象數(shù)據(jù)、歷史出力、設(shè)備狀態(tài)的綜合分析，實現(xiàn)了更為精準(zhǔn)的功率預(yù)測，并為每臺風(fēng)機(jī)、每塊光伏板提供個性化的運維建議；在輸電側(cè)，人工智能助力建設(shè)“智能電網(wǎng)”，通過故障預(yù)警、線路動態(tài)增容、潮流優(yōu)化等功能，讓電力傳輸更加安全高效；在配電與用電側(cè)，人工智能支撐著虛擬電廠、需求響應(yīng)、智慧用電等新業(yè)態(tài)的發(fā)展，讓用戶從單純的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)椤爱a(chǎn)消者”。

“可以說，人工智能正在把新型能源體系從‘剛性’的工程系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€‘柔性’的智能生命體。”陸峰形象地比喻道。

經(jīng)濟(jì)價值：

以更低成本實現(xiàn)更優(yōu)配置

技術(shù)價值的最終歸宿是經(jīng)濟(jì)價值。人工智能賦能新型能源系統(tǒng)，絕非“為技術(shù)而技術(shù)”，而是在保障安全可靠的前提下，顯著降低全社會的能源成本，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

“最直接的經(jīng)濟(jì)價值體現(xiàn)在提升資產(chǎn)利用效率上。”陸峰說，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)為應(yīng)對極端情況，不得不配置大量備用容量——這些設(shè)備在絕大多數(shù)時間里處于閑置狀態(tài)，形成了巨大的沉沒成本。人工智能通過精準(zhǔn)預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，可以有效壓縮不必要的備用需求。據(jù)測算，在省級電網(wǎng)層面，引入人工智能優(yōu)化調(diào)度后，每年可減少數(shù)億元的燃料成本和設(shè)備啟停損耗。對于發(fā)電企業(yè)而言，人工智能預(yù)測維護(hù)可以將設(shè)備非計劃停運時間減少30%—50%，直接轉(zhuǎn)化為發(fā)電量的提升和維修費用的下降。

在新能源領(lǐng)域，人工智能的價值更加凸顯。光伏電站和風(fēng)電場往往地處偏遠(yuǎn)、設(shè)備眾多，傳統(tǒng)的人工巡檢方式效率低下且成本高昂。陸峰向記者介紹，人工智能圖像識別技術(shù)可以自動分析無人機(jī)拍攝的設(shè)備照片，快速定位熱斑、裂紋、污損等異常，將巡檢效率提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍。“這意味著同樣的人力投入可以覆蓋更大的場站規(guī)模，攤薄了新能源開發(fā)的運營成本。”

人工智能還能創(chuàng)造新的商業(yè)模式和盈利空間。“比如，虛擬電廠就是一個典型代表——它將分散的分布式能源、儲能、可調(diào)負(fù)荷聚合起來，作為一個整體參與電力市場交易。”陸峰舉例，人工智能在其中扮演“交易員”和“調(diào)度員”的雙重角色：它根據(jù)市場價格信號和用戶用電意愿，自動決定何時充電、何時放電、何時削減負(fù)荷。這種智能化的資源聚合，讓原本難以參與市場的小規(guī)模資源獲得了價值兌現(xiàn)的渠道。目前國內(nèi)已有多地開展虛擬電廠試點，參與的用戶每年可獲得數(shù)百至數(shù)千元不等的收益。

“從更宏觀的視角看，人工智能對能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的提升，最終會傳導(dǎo)至終端用能成本。”陸峰認(rèn)為，更精準(zhǔn)的新能源預(yù)測意味著更少的棄風(fēng)棄光，更優(yōu)化的調(diào)度意味著更低的燃料消耗，更高效的運維意味著更少的故障損失。

社會價值：

讓能源更加公平、清潔、普惠

若說技術(shù)價值解決的是“能不能”的問題，經(jīng)濟(jì)價值解決的是“劃算不劃算”的問題，而社會價值則回答的是“為了誰”的問題。

“人工智能促進(jìn)新型能源系統(tǒng)建設(shè)，最終都要落腳到增進(jìn)民生福祉、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展上。”陸峰始終相信。

在他看來，人工智能助力能源普惠，讓優(yōu)質(zhì)能源服務(wù)觸達(dá)更多人。在偏遠(yuǎn)地區(qū)、農(nóng)村地區(qū)，電網(wǎng)末端往往存在供電可靠性差、電壓不穩(wěn)等問題。人工智能通過智能配電網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)故障的快速定位與自愈重構(gòu)，將停電時間從小時級壓縮到分鐘級。同時，結(jié)合邊緣計算與低功耗物聯(lián)網(wǎng)，偏遠(yuǎn)地區(qū)的光儲微電網(wǎng)可以實現(xiàn)智能化運行，不依賴大電網(wǎng)也能保障基本用電需求。

近年來，我國可再生能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，但棄風(fēng)棄光現(xiàn)象在一些地區(qū)依然存在。人工智能通過精準(zhǔn)預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，有效減少了這種浪費。以某省級電網(wǎng)為例，應(yīng)用人工智能調(diào)度系統(tǒng)后，棄風(fēng)率下降了約5個百分點，相當(dāng)于每年減少二氧化碳排放數(shù)百萬噸。

人工智能可以賦能用戶側(cè)管理，降低居民用能成本。人工智能驅(qū)動的智慧用電系統(tǒng)，可以根據(jù)電價信號和用戶生活習(xí)慣，自動優(yōu)化家電運行策略——比如在電價低谷時段啟動熱水器、給電動汽車充電。不需要用戶做任何復(fù)雜操作，系統(tǒng)就能每年幫助家庭節(jié)省10%—20%的電費。

人工智能可以提升能源系統(tǒng)的安全韌性，守護(hù)社會運行的生命線。極端天氣、自然災(zāi)害、網(wǎng)絡(luò)攻擊等突發(fā)事件對能源安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。人工智能可以實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，在異常出現(xiàn)初期就發(fā)出預(yù)警，并為調(diào)度員提供應(yīng)急處置方案參考。

“今后，人工智能不再是能源轉(zhuǎn)型的‘選修課’，而是‘必修課’。”陸峰強(qiáng)調(diào)，讓技術(shù)服務(wù)于人、服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展，這既是人工智能賦能新型能源體系的初心，也是大家共同期待的美好圖景。

文 | 本報記者 張勝杰

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出品 | 中國能源報（cnenergy）

編輯丨趙方婷