“機(jī)器學(xué)習(xí)能夠幫助電廠運(yùn)營(yíng)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(gè)電廠的個(gè)性化配置，最終幫助完成實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)營(yíng)的智慧化轉(zhuǎn)型。”華北電力大學(xué)科技園人工智能實(shí)驗(yàn)室博士鮑鎮(zhèn)在中國(guó)能源研究會(huì)節(jié)能減排中心與華北電力大學(xué)國(guó)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(shí)表示。北極星電力網(wǎng)將全程對(duì)會(huì)議進(jìn)行直播，如需了解更多的會(huì)議直播，請(qǐng)聯(lián)系微信號(hào)：13693626116

華北電力大學(xué)科技園人工智能實(shí)驗(yàn)室博士鮑鎮(zhèn)《智慧電廠運(yùn)營(yíng)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(yíng)解決方案”這個(gè)話題，我是主講人鮑鎮(zhèn)。

這個(gè)話題將從五個(gè)方面為大家來(lái)展開(kāi)：

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

第二，我所理解的智慧運(yùn)營(yíng)的經(jīng)營(yíng)理念是什么樣的。

第三，它會(huì)經(jīng)歷什么樣的蛻變過(guò)程。

第四，怎樣做落地的方案設(shè)計(jì)以及實(shí)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(gè)人簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，我們研究的一些成果在中國(guó)的創(chuàng)業(yè)大賽上獲得了知名獎(jiǎng)項(xiàng)，我也是團(tuán)隊(duì)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(shuō)到機(jī)器學(xué)習(xí)其實(shí)大家應(yīng)該并不陌生，因?yàn)樵谖覀冎車⑸磉吰鋵?shí)已經(jīng)充滿了機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的案例，比較時(shí)髦的現(xiàn)在比如說(shuō)無(wú)人駕駛技術(shù)，還有AlphaGo的圍棋，是通過(guò)增強(qiáng)學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，還有百度的主頁(yè)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(zhǎng)也提到，實(shí)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(gè)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(gè)大方向，電力市場(chǎng)博弈策略、工業(yè)的在線異常檢測(cè)、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(chǎng)博弈策略和工業(yè)的在線異常監(jiān)測(cè)這兩塊。

首先我們要做電廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)，還要做組織規(guī)劃設(shè)計(jì)，包括行政人員、生產(chǎn)人員，接下來(lái)是生產(chǎn)人員的生產(chǎn)培訓(xùn)以及我們的工程實(shí)施。電廠建設(shè)完之后我們會(huì)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行，還有市場(chǎng)營(yíng)銷。在生產(chǎn)運(yùn)行和市場(chǎng)營(yíng)銷兩個(gè)層面，其實(shí)就是我們今天比較關(guān)注的兩個(gè)話題，一個(gè)是運(yùn)、一個(gè)是營(yíng)。機(jī)器學(xué)習(xí)具體能給這兩個(gè)方面帶來(lái)什么樣的價(jià)值呢?剛剛郭處長(zhǎng)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(gè)內(nèi)容，我講的更多的是細(xì)化的東西，我們?cè)谶@方面怎么利用機(jī)器學(xué)習(xí)幫大家解決市場(chǎng)營(yíng)銷層面的問(wèn)題。

接下來(lái)看看我所理解的智慧運(yùn)營(yíng)的經(jīng)營(yíng)理念是什么樣的。我認(rèn)為有四個(gè)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(jì)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?cè)趺慈ケ苊饣蛘邷p少黑屏的時(shí)間，怎么樣去保障社會(huì)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(shí)候，我們?cè)趺礃尤ケＵ锨袚Q的平緩過(guò)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(gè)事情呢?因?yàn)槲矣X(jué)得機(jī)器學(xué)習(xí)，我始終堅(jiān)信機(jī)器學(xué)習(xí)能夠幫助電廠運(yùn)營(yíng)智慧化，幫助他完成這么一個(gè)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(yàn)和對(duì)電廠的理解，能夠做出準(zhǔn)確的判斷。實(shí)際我們的機(jī)器學(xué)習(xí)通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)也可以對(duì)設(shè)備做一個(gè)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(cè)技術(shù)，還有無(wú)監(jiān)督的技術(shù)。

這里給大家講一個(gè)案例，這是一個(gè)色帶，是一個(gè)狀態(tài)變化的色帶，由深綠色、變成淺綠色、變成紅色，這個(gè)時(shí)候是亞健康的狀態(tài)。我們氣筒感知出了這個(gè)事情，通過(guò)對(duì)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(shí)際上跟郭處長(zhǎng)講的很像，但是我們是細(xì)化，細(xì)化到了可實(shí)施的階段，就是對(duì)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(shí)間，有兩條曲線，一條曲線是實(shí)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(lái)的一個(gè)對(duì)比值、參照值，當(dāng)他們兩條線重合的時(shí)候，我們認(rèn)為是一個(gè)健康的狀態(tài)，有偏差的時(shí)候我們認(rèn)為是亞健康的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候又重合了，變成了健康的狀態(tài)。大家這里可以看到，通過(guò)指標(biāo)的感知，對(duì)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)，我們可以完成對(duì)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(duì)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(shí)際上電廠中的一個(gè)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(gè)系統(tǒng)之中有一個(gè)配合的關(guān)系，在我看來(lái)他應(yīng)該是一個(gè)全局生態(tài)，而且每個(gè)系統(tǒng)之間、每個(gè)信號(hào)之間斗狠有可能有一些錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。我們?cè)趺慈プ龅哪?我們實(shí)際上是通過(guò)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(duì)它的關(guān)系進(jìn)行梳理，梳理完之后再用無(wú)監(jiān)督的方法和數(shù)據(jù)監(jiān)督的手段對(duì)這些關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)，一旦有這個(gè)關(guān)系有問(wèn)題的時(shí)候就會(huì)預(yù)警，這就是日常預(yù)警。

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

生產(chǎn)管理人員通過(guò)這個(gè)畫面能夠了解到的信息是一個(gè)全局的，他能夠看到所有系統(tǒng)中具體是哪個(gè)信號(hào)在什么樣的時(shí)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(wèn)題、定位問(wèn)題的原因，再幫助他消除問(wèn)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(shí)際上是一個(gè)有機(jī)的整合，系統(tǒng)之間的整合，以及每個(gè)信號(hào)之間是有關(guān)聯(lián)生態(tài)的，生產(chǎn)管理人員通過(guò)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(gè)更加科學(xué)的判斷和計(jì)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(duì)呢?我們知道在DCS畫面上可以看到很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們需要分析這些數(shù)據(jù)，并且記錄事件有沒(méi)有異常、缺陷等等。我們認(rèn)為我們系統(tǒng)是可以主動(dòng)識(shí)別這些事件的，然后把它記錄下來(lái)。

給大家展示一個(gè)案例，這里就是我們的一些研究成果，給電廠記錄下來(lái)所有的機(jī)組、所有的系統(tǒng)、所有的信號(hào)一段時(shí)間記錄的信息，點(diǎn)開(kāi)每一個(gè)信息之后就可以看到具體是什么樣的事件，這里展示出來(lái)，大概晚上12點(diǎn)鐘，有一個(gè)機(jī)組是超出了我們計(jì)算的上限值，所以一直是紅色的點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)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(lái)。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(duì)一個(gè)問(wèn)題有可能有多種看法，而且每個(gè)人都會(huì)有自己的思路，沒(méi)法量化這些問(wèn)題，我們通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的算法是能夠?qū)τ诿恳粋€(gè)系統(tǒng)、不同的信號(hào)組成一個(gè)量化的關(guān)系，每一個(gè)信號(hào)兩兩之間是什么樣的關(guān)系，我們把摸不見(jiàn)、看不著的東西，量化成可視化的圖，通過(guò)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(lái)就是不同電腦點(diǎn)、不同工況、不同系統(tǒng)、不同信號(hào)當(dāng)中是什么樣的關(guān)系，有利于它去找到問(wèn)題的根源，避免下一次問(wèn)題發(fā)生，以及做出科學(xué)的計(jì)劃。

接下來(lái)我們看一看營(yíng)銷層面會(huì)發(fā)生什么樣的蛻變，這里也是大家比較關(guān)心的，過(guò)去是計(jì)劃發(fā)電，簡(jiǎn)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(chǎng)開(kāi)放之后，我們需要去面對(duì)的是尋找客戶，而且要面對(duì)客戶的用電需求和不確定性，我們還要去面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者，也就是其他發(fā)電廠他會(huì)做出什么樣的競(jìng)爭(zhēng)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(duì)這些不確定性我們?cè)撛趺醋瞿?我們要提出一個(gè)發(fā)電策略，這個(gè)技術(shù)原理是非常復(fù)雜的，這里簡(jiǎn)單的講一下。主要包含了我們?cè)陔娏κ袌?chǎng)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(gè)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(guò)這個(gè)組合出來(lái)的就是發(fā)電的競(jìng)價(jià)策略。

目前我們能夠做的是把握住市場(chǎng)先機(jī)，具體我想分兩個(gè)層次去講，第一，我們需要對(duì)用戶的行為、用戶的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，去預(yù)測(cè)用戶的用電是什么樣的趨勢(shì)，把它的不確定性量化，這是第一點(diǎn)。第二，需要對(duì)電廠自身的發(fā)電成本做出一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的歸納，因?yàn)椴煌墓r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(gè)有利于自身的競(jìng)爭(zhēng)方案，最終達(dá)到的目的是全局的，就是說(shuō)如果我要報(bào)24小時(shí)的競(jìng)價(jià)策略，我需要保證24小時(shí)每個(gè)小時(shí)競(jìng)價(jià)策略達(dá)到總和的經(jīng)濟(jì)效益是最大的，所以這里說(shuō)的是市場(chǎng)層面的優(yōu)化。

怎么落地?大家聽(tīng)到這都是一些機(jī)器學(xué)習(xí)的算法體系，是需要一個(gè)載體的，我們?cè)O(shè)計(jì)的方案就是，在電廠內(nèi)部會(huì)植入一套我們的私有云平臺(tái)，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(tái)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(yè)，還有一套手機(jī)APP，簡(jiǎn)單概括來(lái)講實(shí)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(gè)電廠的個(gè)性化配置，最終幫助他完成的就是實(shí)現(xiàn)電廠運(yùn)營(yíng)的智慧化轉(zhuǎn)型。

接下來(lái)，想幫助電廠達(dá)到的終極目標(biāo)是什么樣的。我們其實(shí)已經(jīng)在運(yùn)行監(jiān)測(cè)方面做到了一個(gè)全局的運(yùn)行檢測(cè)、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(shí)際上是全局的最優(yōu)控制，我們已經(jīng)實(shí)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(gè)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(xiǎn)以及最大化經(jīng)濟(jì)效益。謝謝大家!