AI赋能新型电力系统建设

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非 中 国 CHINA南 SoUTH方 ERNPO电 WERG网 RID Al 赋能新型电力系统建设 中国南方电网有限责任公司 年电力信息 新技术大会 第一部分：电力系统的发展趋势 第二部分：新趋势面临的新挑战 第三部分：南方电网的实践 第四部分：下一步展望 数相纸能新 建说 2024 年电力信息通 信 新技术大会 在“双碳”目标引领下，电力系统积极拥抱能源清洁化与数字化转型。政 策 层 面 ，多国政府出台减排政策与补贴 机制，鼓励绿色能源发展；技术层面，光伏、风电成本骤降，智能电网与储能技术日益成熟，源网荷储协同互动； 市场层面，绿色电力需求激增，共同驱动电力企业加速数字化转型，迈向低碳、智能的未来能源体系。 Y JAcre6 由 力 的 宁 服 (-) 同云 华为云 O 百 研 东行 2TE 中 Neisot IBM 用友 Swg -) 华为云 金山云 088 端云 后滚润云 0 京东云 n 库 3 林 a n ( 一间云些为云 ZTE m m 定 同 C -) 同周 酮 点 电 wm zYr 想 云 Huwwo 过摩院 f 9900 路费 矿视 0 r 6 我国坚持创新驱动发展，持续推进 传统能源产业转型升级，能源科技 现代化水平进入国际先进行列。 技术层面 德国修改《气候保护法》 , 规定 2045 年实现碳中和；美国宣布 正 式重返《巴黎协定》。 政策层面 数字化全面转型连接发电价值链， 辅助发电企业实现生产、运营、服 务的降本增效和创新升级。 全球视角下的电力系统发展和转型趋势 市场层面 级能 建 证 2 0 2 4 年 电 力 信 息 通 信 新 技 术 大 会 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID EP ICT 3 我国新型电力系统建设的主要成就 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 我国新型电力系统建设取得显著进步：清洁能源大规模接入电网；储能技术快速发展，系统的智能化水平不断提 高，电力传输和供应更加灵活和稳定；体制机制改革深化，促进市场化交易和资源配置优化；国际合作不断加强， 共同推动全球能源转型。这一系列成就为构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系打下了坚实基础。 清洁能源 储能技术 电力信息通 EPICT 新技术大会 信 建证 202 4 数 附 级 能 体制改革 国际合作 人工智能技术是应对能源转型挑战、提升运营效率的重要途径，也是增强电网智能化水平、优化客户服务体验的必要 途径，更是构建并提升电网企业核心竞争力的关键内容。南方电网公司正在深入开展人工智能技术发展的顶层设计， 推进“人工智能 +” 行动，以“数字化、绿色化”转型支撑新型电力系统和新型能源体系建设。 源荷精准预测 电气机理 与知识 负荷特性分析 地理信息 人工智能是支撑新型电力系统高质量发展的关键 新型电力系统 支撑 电 力 人 工 智 能 系 统 社会、经济 影 响 中 国 南 方 电 网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 非结构化 知识 人工智能 + 数字化 支撑 风险准确评估 状态快速估计 2024 年电力俗 新技术大会 气象特性 第一部分：电力系统的发展趋势 第二部分：新趋势面临的新挑战 第三部分：南方电网的实践 第四部分：下一步展望 电力信息通 EPICT 新技术大会 6 统 信 建说 024 年 增级能新 2 数 随着海量分布式新能源接入，电力系统的主动电气节点规模急剧膨胀，全国具备主动特性的电气节点数量增加至 千 万 级 别 ，省级新能源日内功率波动最大超过干 万 干 瓦 ，典型运行方式分散性增强、用于调度运行安排的典型运 行工况难以穷举，基于电路机理求解各类方程和优化问题计算速度慢，电力系统的“可观性”受到很大挑战。 技术挑战：规模挑战 220V 、 380V 、 10kV 、 35kV 节点 数量 计算速度慢 2024 年电力信息通信 新技术大会 7 日内功率波动 ( 干万干瓦 级 ) 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 宁 海量新能源接入 方程 / 优化问题 分散性强 难以穷举 C -C 新 能 源 功 率 曲 主动电气节点 运 行 方 式 十万级 干万级 求解 至 i ( ( ) ,y)=0, 求解 h(u,y)≤0, 复杂优化问题 调度优化决策 简化 线性化近似分析 难以平衡 精度 2024 年电力信息通信 EPICT 新技术大 会 8 u u t g n f 新能源并网与直流建设引入大量电力电子设备，系统模型复杂度剧增，调度优化决策更加依赖求解在复杂时空维 度上的复杂优化问题，更加依赖短时间尺度的详细高阶动态方程作为约束；振荡模式复杂，传统采用局部线性化 新能源设备 直流输电设备 模型 等效 技术挑战：复杂度挑战 约束 0.0-020z m-0a0+ 方 Ze .0-00 方 Lgo 高阶动态方程 方式给出近期解，难以满足求解精度和效率的双重要求。 -Q Of0-0- 下 0+·O 应比 回 = 电力电子设备在系统的等效模型 模型复杂度 剧增、 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 振荡模式复杂 详细 模型 效率 zL.()-20 20 口 - 新型电力系统中，秒级、毫秒级的交流电机过渡过程与微秒级电力电子开关过程相互交织，响应特性更为复杂， 抑制广谱波动的手段有限，电力系统的电力平衡难度与稳定风险同步增大，对决策控制的时效性要求更高，人 工 决策难以应对实时性控制要求。 难以抑制 安全稳定 风险 实时性要求 微秒级 并 存 秒级 毫秒级 技术挑战：实时性挑战 开关 过程 过渡 过程 并存 难以应对 新能源出力分钟级波动 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 电力平衡 风险 2024 年电力信息通 信 新技术大会 电力电子开关 交流电 机 人工决策 增大 新型电力系统中，电力电子设备电压、电流耐受能力相对较弱、对干扰较为敏感，抗扰性差，其大规模应用降 低 了系统惯性及频率的稳定性，并且电力系统网架结构复杂程度的增大导致调度控制难度显著增加，安全稳定受 到 极大考验。 新能源通过电力电子换流器并网惯 性较低 电力系统网架结构复杂性增加 系统惯性降低，影 响频率的稳定性 电压、电流耐受能力弱 业务挑战：电网安全稳定挑战 调度控制难度 显著增加 对干扰较为敏感，抗扰性差 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 卫 力 新 2024 年电万信息通 信 新技术大 会 设 备 特 性 EPICT 10 图 新型电力系统中，配电网的主动特性显著增强，源、荷、储的特点在配电网并存，用户侧电动汽车、虚拟电厂等柔性 负荷、庞大的储能容量等可变因素导致电力系统的动态平衡协同难度加大，系统复杂程度增大导致数据互通难度较大， 并导致网络安全防护保障不足，且如何有效平衡电力市场化发展和电力系统安全稳定要求，亟待深入研究。 复杂的源网荷储动态 平 衡协同满足各需求，且 保持电力系统动态平衡 难度大 1! ualln,jlildn 系统间接口庞杂，协 同 不足，网络安全防 护等 风险同步增大 源网荷储协同需求 用户侧电动汽车 虚拟电厂 储能容量 配电网主动特 性显著增强 各类数字化系统日 趋复杂 监测 保护 控制 电力系统动态平衡协同 电力系统安全稳定运行需求 业务挑战：源网荷储协同挑战 如何有效平 衡电力市场 机制和电力 系统安全稳 定需求 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 收附级能新 建说 2024 年电力信息通 信 新技术 大会 EPICT 二 1 新型电力系统中，实现 AI 与复杂电网规划，电力市场辅助，客户服务等电力系统业务的融合中，对于 AlI 的专业化训 练 微调所需算力成本投入较大，且传统的数据库的数据可用性问题，数据质量问题，数据集建设问题等问题都存在大量 的工程化难题，一定程度上也将制约电力系统人工智能技术的发展。 数据交换共享较少 数据安全性保障低 十 数据源的多样性 数据清洗整合的复杂性 缺乏准确性、一致性维护 缺乏数据质量监控 数据可靠性不佳 数据完整性不足 十 数据量不足 数据质量较低 数据标准化较低 缺乏验证集和测试集 无法有效建设高质量 数据集严重制约数字 化进程受阻 数据质量问题可能会导致严重的调控 决策风险和损害 业务挑战：数字化转型挑战 无法保障数据可以被及时、 准确地访问和利用 AI 训练所需算力和电力 需 求较大 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 年电力信息通信 EP 新技术大会 算力所需成本较高 十 新能源的高比例接网以及能源的双向流动，都将对电力市场的动态适应性带来挑战，算力资产折旧损失、资产数据 入表以及电费摊销问题等问题尚待规范量化，且人工智能技术带来的生产关系变革，包括电力系统组织结构优化及 人员技能更新等也需要引起高度关注。 高比例可再生能源在电网中的接入 新型电力系统能源的双向流动 L 与电力市场的融合 i 电力市场的动态适应较为困难 算力资产跌价损失 算力市场的价格波动使得 AI 算力出现跌价及资产损失 资产数据入表 如何准确的统计评估多样 化 AI 算力资产的价值 算力电费核定 如何对 AI 算力电费进行规 范性、科学性的核定量化 业务挑战：经营管理挑战 电力系统现有的组织架构 无法高效适配 Al 的普及应 用 现有电力系统操作人员 缺乏使用 Al 的相关技能 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 新型电力系统的建设及 AI 普遍应 用 劳动生产力的 大幅提升 电力系统业务 高效性 024 年电力信息通 信 新技术 大会 第一部分：电力系统的发展趋势 第二部分：新趋势面临的新挑战 第三部分：南方电网的实践 第四部分：下一步展望 数相级能新 力原统建说 新技术大会 4 2024 年电力信息通 信 南方电网公司自主可控人工智能创新平台 ( 训练平台 ) 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 建成全面国产化人工智能平台。南方电网公司于 2023 年 9 月对外发布基于 MaaS ( 模型即服务 ) 架构的电力行 业人 工智能创新平台，依托南网数据优势和场景禀赋，对外提供高水平 AI 服务，带动行业智能化转型。为电力系 统各 领域业务场景提供典型样本集、模型管理、训练环境、业务场景落地等一站式人工智能服务。 电力人工智能场景云端服务 模型推理服务 模型训练服务 模型算力服务 数据存储服务 模型评测、下载 模型贡献、上传 人工智能平台—模型即服务 ( 基于 MAAS 框架 ) 模型管理 / 检索 模型下载 模型调优 / 训练 模型推理 模型部署 模型应用 典型开发框架 模型库 样本库 实训框架 文档 / 教程 开发者社区 简单可集成 全模态 高质量全领域 可在线 / 离线 AI 高效学习 贡献活跃 产业金融 金融放货智能评估 电费货智能评估 供货贷智能评估 采购过程文件智能辅助编制及校验 电力会议转录助手 简历智能抽取 服务政府 供应链风险巡查防控智能助手 输电机巡绝缘子类缺陷智能识别 输电机巡大金具类缺陷智能识别 输电线路异线异物智能识别 输电线路山火灾害智能识别 乡村振兴发展动态监测 电力经济分析 检储配集成仓库智能应用场景 自训练大模型 ( 英 伟达版 ) 百度 NLP 大模型 ( EB 大模型 )- api 自训练大模型 ( 华 为版 ) 百度 NLP 大模型 ( 6B 大模型 ) 数据中心远程算力调用等功能；对外 ( 比如其他央企 ) 输出平台能力。 多模态大模型平台 商汤 CV 大模型 收附级能新准 1 2024 年电力信息通 信 新技术 大会 2024 年，研发在线微调、智能体管理 (GPTs) 、 变电站作业电子越界智能识别 变电站面板使能识别 配电房运行状态智能识别 配电线路缺陷智能识别 配电线路杆塔异物智能识别 配网山火灾害智能识别 企业管理 供应链业务 变电站指针型表计读数 数字型变电站表计读数 新能源发电功率预测 ( 新能源组合预测技术提升及应 用 ) 电力应用场景模型矩阵 电网运行系统负荷预测 电网运行母线负荷预测 电力营销业务查询智能语音机器人 输 电 用 电 碳排放趋势预测 调 度 配 电 发 电 变 电 自研 AI 飞轮。建立“算法识别数据实时汇集→样本重标注→模型再训练”的模型自动更新迭代机制，实现模型应 用效果与样本数据质量的高效循环；对全网算法组件 " 应接尽接 ", 监控和管理全网算力、算法组件 ( 纳管 370 个推 理节点、 633 张推理卡、超 1200 个算法实例，日汇集数据 300 万条，调用 4.6 亿次 ), 支持端侧 Al 装 置算法适配和 语音等数据样本和识别结果；④通过评价、标注、在线迭代、更新等支撑算法在线迭代，为业务提供高质量的 AI 能力服务。 数附级能断 建证 2024 年电力信息通 信 新技术 大会 南方电网公司自主可控人工智能创新平台 ( 推理平台 ) 包括：①算力设备、算力卡的数量和实例部署情况；②对算法运行情况、调用情况、处理性能、准确率等信息进行监控；③实现本地样本数据实时汇集，包含图片、文 本 云边数据贯通。为业务提供高质量的 Al 能力服务。 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 南方电网人工智能平台成为赋能产业链上下游数智转型的重要载体。可提供数据运营、算力运营，算法运营、平 台门户、线上教学、线上赛事等功能；并且，牵头成立了电力行业人工智能联盟，构建电力开发者社区，举办电 力行业 AI 大赛，共建行业生态。 线上赛事 比赛排名 南方电网公司自主可控人工智能创新平台 ( 运营平 台 ) 上架 41 个国产算法，覆盖安全生产、 营 销、电力系统、综合服务等业务 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 武汉大学联合实验室上线了 4 门视频课 程 举办了 8 次比赛，其中线上大赛 1 次 发放算力券近 100 万元，用户可选择 华 为、百度和商汤的不同类型加速卡 都或鼠新 A 2024 年电力信息通 信 新技术 大会 上线了 23 个样本 集 17 成功研发电力行业首个自主可控大模型“大瓦特”。在国产技术工程化水平较低的情况下，构建了多项核心技术， 具备意图识别、多轮对话、总结提炼、自动生成巡检报告、可视化数据服务等能力，在智能巡检、智能客服等多 个电网核心场景落地应用。 文本纠错 语音转文字 工单生成 环境国产化 技术行业领先 新技术大会 18 会议纪要 功能模块化 迭代高效化 南方电网公司大模型底座建设情况 大瓦特 典型能力示意 EPICT 力 力 信息通信 新望电力原统建说 力 册 电 主声 2024 年 数增照能断灌 纠错 引擎 语音 引擎 智能问答 制度查询 组件接口化 输电 配电 变电 安监 玻璃绝缘子污秽爬电 瓷绝缘子破损 设备漏油 是否戴安全帽 复合绝缘子伞裙破损 瓷绝缘子雷击灼伤 呼吸器硅胶变色 是否穿工作服 藤蔓缠绕 藤蔓缠绕 鸟巢 是否越界 基础积水 鸟巢 绝缘子自爆 小动物识别 导线散股 避雷器破损 指示灯状态识别 人员异常倒地识别 导线断股 玻璃绝缘子自爆 压板状态识别 人员抽烟识别 均压环破损 并钩线夹锈蚀 设备锈蚀 绝缘手套穿戴识别 连接金具锈蚀 T 型线夹锈蚀 刀闸状态识别 安全带佩戴识别 挂点金具锈蚀 变压器漏油 套管发热 ( 红外图片 ) 室内水浸识别 塔材锈蚀 导线断股 刀闸发热 ( 红外图片 ) 悬垂线夹锈蚀 并钩线夹发热 ( 红外 图片 ) 开关发热 ( 红外图片 ) 南方电网公司业务域 AI 赋能情况 ( 智能巡检 ) 1 月，广西电网公司发布国内首个全栈自主可控输电垂直领域大模型 ( 大瓦特 CV), 缺陷隐患识别效率提升 5 倍， 准确率提升 15%, 平均缺陷识别率为 91.24%, 累计调用超 2340 万次，识别缺陷 8 万余个，达到行业领先水 平。同 时，在深圳试点变电大模型，在广州试点配电大模型，在超高压试点安监大模型。 全栈自主可控安监 大模型在广州落地应用 数 装新 力所望电力原 FPI 2 0 2 4 年 电 力 信 息 通 信 新 技 术 大 会 19 互感器发热 ( 红外 图 片 ) 耐张线夹发热 ( 红 外 图片 ) 导线异物 完成“ 1+N” 作业风险智能识别算法研发和安监场景落地，对作业场所的安全帽、工作服穿戴、绝缘手套穿戴、 人员抽烟、人员异常倒地、人员打电话、作业对象校核、作业人数统计等进行综合分析和违章甄别，在一些典型 的违章行为识别方面取得了重要的指标改进。 南方电网公司业务域 AI 赋能情况 ( 智慧安监 ) 新版识别 2 人 2024 年电力信息 通信 新技 术大会 新 版 识 别 1