“機(jī)器學(xué)習(xí)能夠幫助電廠運(yùn)營智慧化，利用電廠已有的大量的數(shù)據(jù)，再加上機(jī)器學(xué)習(xí)的算法體系，以及各個電廠的個性化配置，最終幫助完成實現(xiàn)電廠運(yùn)營的智慧化轉(zhuǎn)型。”華北電力大學(xué)科技園人工智能實驗室博士鮑鎮(zhèn)在中國能源研究會節(jié)能減排中心與華北電力大學(xué)國家大學(xué)科技園聯(lián)合舉辦“2018年智慧電廠論壇(第一期)”上發(fā)表演講時表示。北極星電力網(wǎng)將全程對會議進(jìn)行直播，如需了解更多的會議直播，請聯(lián)系微信號：13693626116

華北電力大學(xué)科技園人工智能實驗室博士鮑鎮(zhèn)《智慧電廠運(yùn)營解決方案》

各位領(lǐng)導(dǎo)，專家，下午好!很榮幸在這里跟大家分享“智慧電廠運(yùn)營解決方案”這個話題，我是主講人鮑鎮(zhèn)。

這個話題將從五個方面為大家來展開：

第一，背景介紹。我將從北京介紹引出現(xiàn)在存在的問題，以及我們可能解決的問題。

第二，我所理解的智慧運(yùn)營的經(jīng)營理念是什么樣的。

第三，它會經(jīng)歷什么樣的蛻變過程。

第四，怎樣做落地的方案設(shè)計以及實施。

第五，我們想要幫助電廠想要達(dá)到的終極目標(biāo)。

第一，背景介紹。

這是我的一些個人簡介，我畢業(yè)于華北電力大學(xué)，目前是華北電力大學(xué)科技園人工智能實驗室的負(fù)責(zé)人，我們研究的一些成果在中國的創(chuàng)業(yè)大賽上獲得了知名獎項，我也是團(tuán)隊的技術(shù)負(fù)責(zé)人。我的主要研究方向，是機(jī)器學(xué)習(xí)在電力工業(yè)中的應(yīng)用，說到機(jī)器學(xué)習(xí)其實大家應(yīng)該并不陌生，因為在我們周圍、身邊其實已經(jīng)充滿了機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的案例，比較時髦的現(xiàn)在比如說無人駕駛技術(shù)，還有AlphaGo的圍棋，是通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)來實現(xiàn)的，還有百度的主頁搜索，還有新聞推薦，甚至喜歡逛淘寶，也能看到商品推薦。但是剛剛郭處長也提到，實際上機(jī)器學(xué)習(xí)在工業(yè)上的應(yīng)用目前并不多，我本人也是在這個研究領(lǐng)域當(dāng)中。我研究的主要方向是它在電力工業(yè)中的應(yīng)用，具體現(xiàn)在是有六個大方向，電力市場博弈策略、工業(yè)的在線異常檢測、需求響應(yīng)、數(shù)據(jù)中心優(yōu)化等等這些方向，和我們今天的話題相關(guān)的就是電力市場博弈策略和工業(yè)的在線異常監(jiān)測這兩塊。

首先我們要做電廠的規(guī)劃設(shè)計，還要做組織規(guī)劃設(shè)計，包括行政人員、生產(chǎn)人員，接下來是生產(chǎn)人員的生產(chǎn)培訓(xùn)以及我們的工程實施。電廠建設(shè)完之后我們會進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行，還有市場營銷。在生產(chǎn)運(yùn)行和市場營銷兩個層面，其實就是我們今天比較關(guān)注的兩個話題，一個是運(yùn)、一個是營。機(jī)器學(xué)習(xí)具體能給這兩個方面帶來什么樣的價值呢?剛剛郭處長也提到，設(shè)備的狀態(tài)檢修，還有故障預(yù)警、異常勻凈避免非停等等，我們是不是可以利用這些做到這個內(nèi)容，我講的更多的是細(xì)化的東西，我們在這方面怎么利用機(jī)器學(xué)習(xí)幫大家解決市場營銷層面的問題。

接下來看看我所理解的智慧運(yùn)營的經(jīng)營理念是什么樣的。我認(rèn)為有四個層次：

1，經(jīng)濟(jì)層面。首先應(yīng)該是包含設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，然后是運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還有人員配比、人員計劃安排的經(jīng)濟(jì)性。

2，安全層面，主要是指資產(chǎn)安全和人身安全。

3，穩(wěn)定層面，穩(wěn)定層面就是正常工況下我們怎么去避免或者減少黑屏的時間，怎么樣去保障社會是在健康運(yùn)行的狀態(tài)，變化工況的穩(wěn)定是指在不同工況切換的時候，我們怎么樣去保障切換的平緩過度。

4，盈利層面上，前面三層面講的是怎么樣發(fā)電經(jīng)濟(jì)，后面講的是發(fā)電怎么賺更多的錢。

為什么做這個事情呢?因為我覺得機(jī)器學(xué)習(xí)，我始終堅信機(jī)器學(xué)習(xí)能夠幫助電廠運(yùn)營智慧化，幫助他完成這么一個蛻變。

首先，設(shè)備蛻變。首先有這些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)專家結(jié)合自己的經(jīng)驗和對電廠的理解，能夠做出準(zhǔn)確的判斷。實際我們的機(jī)器學(xué)習(xí)通過分析這些數(shù)據(jù)也可以對設(shè)備做一個狀況的感知。他背后的技術(shù)原理就是機(jī)器學(xué)習(xí)中提到的有監(jiān)督的回歸預(yù)測技術(shù)，還有無監(jiān)督的技術(shù)。

這里給大家講一個案例，這是一個色帶，是一個狀態(tài)變化的色帶，由深綠色、變成淺綠色、變成紅色，這個時候是亞健康的狀態(tài)。我們氣筒感知出了這個事情，通過對它進(jìn)行維護(hù)，之后又變成了綠色健康狀態(tài)。是怎么做的呢?實際上跟郭處長講的很像，但是我們是細(xì)化，細(xì)化到了可實施的階段，就是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，利用機(jī)器學(xué)習(xí)的算法進(jìn)行加工，橫軸代表時間，有兩條曲線，一條曲線是實際的指標(biāo)值，還有一條曲線是我們機(jī)器學(xué)習(xí)算法加工出來的一個對比值、參照值，當(dāng)他們兩條線重合的時候，我們認(rèn)為是一個健康的狀態(tài)，有偏差的時候我們認(rèn)為是亞健康的狀態(tài)，這個時候又重合了，變成了健康的狀態(tài)。大家這里可以看到，通過指標(biāo)的感知，對指標(biāo)體系的設(shè)計，我們可以完成對全局設(shè)備的狀態(tài)感知。生產(chǎn)管理人員拿到這些感知的數(shù)據(jù)之后，我相信他能夠更加合理的對設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上、安全上以及穩(wěn)定上的管理。

看完設(shè)備再看看系統(tǒng)層面的蛻變，這里看到的是獨(dú)立系統(tǒng)，實際上電廠中的一個系統(tǒng)應(yīng)該是處于上下游之中的，他不應(yīng)該是獨(dú)立存在的，所以每個系統(tǒng)之中有一個配合的關(guān)系，在我看來他應(yīng)該是一個全局生態(tài)，而且每個系統(tǒng)之間、每個信號之間斗狠有可能有一些錯綜復(fù)雜的關(guān)系。我們怎么去做的呢?我們實際上是通過機(jī)器學(xué)習(xí)中的概率模型、還有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，先對它的關(guān)系進(jìn)行梳理，梳理完之后再用無監(jiān)督的方法和數(shù)據(jù)監(jiān)督的手段對這些關(guān)系進(jìn)行預(yù)測，一旦有這個關(guān)系有問題的時候就會預(yù)警，這就是日常預(yù)警。

展示一個案例，這是一臺機(jī)組下面有很多系統(tǒng)，每個系統(tǒng)下面有很多獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個獨(dú)立的子系統(tǒng)下面會有一些信號，點(diǎn)擊信號之后可以看見，這里有很多需要監(jiān)測的信號，就是來自于本系統(tǒng)的信號，還有許多來自于外部系統(tǒng)的信號，我們研究成果里把這些信號全部融合在一起，最終對這些需要監(jiān)測的信號做出一個上下限的計算，這里的上下限和DCS的預(yù)警是不一樣的。所以在我們計算之后又有一個上下限，而且是一個實施動態(tài)的，一旦超出這個上線或者下限，我們可能會找到一個小的點(diǎn)，我們定位他為異動，當(dāng)點(diǎn)擊異動的時候可以看到這個異動是什么情況?詳細(xì)數(shù)據(jù)是什么?為什么會產(chǎn)生這個異動?是哪些信號影響了他?怎么影響他的?這個信號影響他的量是多少?這里會提供輔助決策的信息畫面。生產(chǎn)管理人員通過這個畫面就能非常清晰的找到異動所產(chǎn)生的原因，是根上的原因，并不是表面的原因，是通過現(xiàn)象看到本質(zhì)。我們找到原因之后會把這些異動異常全部推送到主控畫面，使整個機(jī)組、整個系統(tǒng)，包括所有信號的異常都推送過來。

生產(chǎn)管理人員通過這個畫面能夠了解到的信息是一個全局的，他能夠看到所有系統(tǒng)中具體是哪個信號在什么樣的時間點(diǎn)、產(chǎn)生什么樣的異常、我應(yīng)該怎么樣去解決他，快速的找到問題、定位問題的原因，再幫助他消除問題。大家這里可以看到，我們提供的系統(tǒng)層面的解決方案，實際上是一個有機(jī)的整合，系統(tǒng)之間的整合，以及每個信號之間是有關(guān)聯(lián)生態(tài)的，生產(chǎn)管理人員通過我們提供的解決方案，也能夠?qū)ο到y(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定層面上做出一個更加科學(xué)的判斷和計劃。

設(shè)備和系統(tǒng)都已經(jīng)發(fā)生變化了，人應(yīng)該怎么應(yīng)對呢?我們知道在DCS畫面上可以看到很多實時數(shù)據(jù)，我們需要分析這些數(shù)據(jù)，并且記錄事件有沒有異常、缺陷等等。我們認(rèn)為我們系統(tǒng)是可以主動識別這些事件的，然后把它記錄下來。

給大家展示一個案例，這里就是我們的一些研究成果，給電廠記錄下來所有的機(jī)組、所有的系統(tǒng)、所有的信號一段時間記錄的信息，點(diǎn)開每一個信息之后就可以看到具體是什么樣的事件，這里展示出來，大概晚上12點(diǎn)鐘，有一個機(jī)組是超出了我們計算的上限值，所以一直是紅色的點(diǎn)，因為這個信號異常導(dǎo)致了鍋爐的組裝量也發(fā)生了異常，他就把這些信息記錄下來。這張圖是非常有意思的畫面，給大家解釋一下，在同一家電廠不同的技術(shù)人員對一個問題有可能有多種看法，而且每個人都會有自己的思路，沒法量化這些問題，我們通過機(jī)器學(xué)習(xí)的算法是能夠?qū)τ诿恳粋€系統(tǒng)、不同的信號組成一個量化的關(guān)系，每一個信號兩兩之間是什么樣的關(guān)系，我們把摸不見、看不著的東西，量化成可視化的圖，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的手段，最終生產(chǎn)者和管理者拿出這些信息之后展示出來就是不同電腦點(diǎn)、不同工況、不同系統(tǒng)、不同信號當(dāng)中是什么樣的關(guān)系，有利于它去找到問題的根源，避免下一次問題發(fā)生，以及做出科學(xué)的計劃。

接下來我們看一看營銷層面會發(fā)生什么樣的蛻變，這里也是大家比較關(guān)心的，過去是計劃發(fā)電，簡單講我今天可能知道昨天的曲線是什么樣的，2009年現(xiàn)貨市場開放之后，我們需要去面對的是尋找客戶，而且要面對客戶的用電需求和不確定性，我們還要去面對競爭者，也就是其他發(fā)電廠他會做出什么樣的競爭行為和不確定性，以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)他的行為和不確定性，面對這些不確定性我們該怎么做呢?我們要提出一個發(fā)電策略，這個技術(shù)原理是非常復(fù)雜的，這里簡單的講一下。主要包含了我們在電力市場傳統(tǒng)中講到的機(jī)組組合等等技術(shù)，還需要結(jié)合博弈論中的均衡，怎么樣滿足這個均衡條件，還有我們的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)，通過這個組合出來的就是發(fā)電的競價策略。

目前我們能夠做的是把握住市場先機(jī)，具體我想分兩個層次去講，第一，我們需要對用戶的行為、用戶的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，去預(yù)測用戶的用電是什么樣的趨勢，把它的不確定性量化，這是第一點(diǎn)。第二，需要對電廠自身的發(fā)電成本做出一個實時動態(tài)的歸納，因為不同的工況下用不同的煤種煤耗是不一樣的，結(jié)合這兩者再去向電網(wǎng)提出一個有利于自身的競爭方案，最終達(dá)到的目的是全局的，就是說如果我要報24小時的競價策略，我需要保證24小時每個小時競價策略達(dá)到總和的經(jīng)濟(jì)效益是最大的，所以這里說的是市場層面的優(yōu)化。

怎么落地?大家聽到這都是一些機(jī)器學(xué)習(xí)的算法體系，是需要一個載體的，我們設(shè)計的方案就是，在電廠內(nèi)部會植入一套我們的私有云平臺，我們把這些機(jī)器學(xué)習(xí)的算法體系放到這些私有云平臺中，結(jié)合已有的DCS、SIS，最終放在生產(chǎn)管理者面前的是一套網(wǎng)頁，還有一套手機(jī)APP，簡單概括來講實際上就是，利用電廠已有的大量的數(shù)據(jù)，再加上我們的機(jī)器學(xué)習(xí)的算法體系，以及各個電廠的個性化配置，最終幫助他完成的就是實現(xiàn)電廠運(yùn)營的智慧化轉(zhuǎn)型。

接下來，想幫助電廠達(dá)到的終極目標(biāo)是什么樣的。我們其實已經(jīng)在運(yùn)行監(jiān)測方面做到了一個全局的運(yùn)行檢測、異常運(yùn)行等等，我們想要幫助電廠達(dá)到的終極目標(biāo)實際上是全局的最優(yōu)控制，我們已經(jīng)實現(xiàn)了設(shè)備的狀態(tài)感知，最后想幫助達(dá)到精準(zhǔn)的狀態(tài)檢修。第三個方面，我們需要幫助電廠去提供怎么樣的輔助決策信息，幫助去量化風(fēng)險以及最大化經(jīng)濟(jì)效益。謝謝大家!