電力公司正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建綠色的智能電網(wǎng)

從發(fā)電到智能電表，各種電力項(xiàng)目正在采用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建綠色、有韌性的智能電網(wǎng)，其中許多項(xiàng)目都采用了 NVIDIA 的技術(shù)。

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，電力公司正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建更智能的電網(wǎng)。

2021 年冬天，德克薩斯州的一場(chǎng)特大風(fēng)暴導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)人斷電。加利福尼亞州在過(guò)去的兩個(gè)夏天經(jīng)歷了有史以來(lái)最嚴(yán)重的干旱，使得電網(wǎng)故障引發(fā)了巨大的森林火災(zāi)。

國(guó)際能源署在 2021 年 5 月的一份報(bào)告中指出：“2021 年的極端天氣事件突出了氣候變化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)以及投資于提高電網(wǎng)韌性的重要性?！?國(guó)際能源署的成員來(lái)自 30 多個(gè)國(guó)家，該組織的這份報(bào)告呼吁到 2050 年實(shí)現(xiàn)凈零碳電網(wǎng)，完全使用可再生資源生產(chǎn)數(shù)百吉瓦的電能。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，電力公司必須轉(zhuǎn)型。從大型發(fā)電廠到用戶，已使用了百年的傳統(tǒng)單向電網(wǎng)系統(tǒng)必須轉(zhuǎn)型成為雙向、靈活、與家庭和建筑相連的分布式網(wǎng)絡(luò)，包括太陽(yáng)能板、蓄電池和電動(dòng)汽車。

考慮到未來(lái)的這些變化，專家表示電網(wǎng)必須擴(kuò)大自主控制系統(tǒng)，以便在每個(gè)節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)并利用這些數(shù)據(jù)做出實(shí)時(shí)響應(yīng)。

必不可少的組成部分

美國(guó)電力研究院(EPRI)是一家獨(dú)立的非盈利機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)正在與 45 個(gè)國(guó)家的 450 多家公司合作研發(fā)能源。EPRI 高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理 Jeremy Renshaw 表示：“風(fēng)能、太陽(yáng)能等大量低容量可變發(fā)電資源(如風(fēng)能和太陽(yáng)能)的使用以及能夠流入和流出住宅的雙向電力線路使電網(wǎng)的復(fù)雜性成倍增加，而 AI 將在維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?！?/p>

負(fù)責(zé)管理 EPRI AI 計(jì)劃的 Renshaw 還表示：“AI 可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)重復(fù)或耗時(shí)任務(wù)的自動(dòng)化來(lái)支持已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商?！?/p>

德勤咨詢有限公司的負(fù)責(zé)人 Rick Perez 在公用事業(yè)和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域有超過(guò) 16 年的工作經(jīng)驗(yàn)，他對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)表示贊同。

Rick Perez 表示：“未來(lái)的電網(wǎng)將是一個(gè)由風(fēng)電場(chǎng)和各種存儲(chǔ)技術(shù)等數(shù)千個(gè)間歇性電力來(lái)源供電的分布式網(wǎng)絡(luò)，因此需要先進(jìn)的 AI 方法和高性能計(jì)算來(lái)管理這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。”

實(shí)際項(xiàng)目和成果

電力公司已經(jīng)在對(duì)發(fā)電廠和變電站、配電線路以及家庭和企業(yè)內(nèi)部采取行動(dòng)。

Perez表示：“美國(guó)一些規(guī)模最大的電力公司正在邁出第一步，利用傳感器陣列和實(shí)時(shí)分析創(chuàng)建數(shù)據(jù)工程平臺(tái)與邊緣計(jì)算實(shí)踐。”

例如美國(guó)某大城市的一家電力公司最近使用 NVIDIA GPU 上的 AI，在不到 30 分鐘就確定了應(yīng)對(duì)暴風(fēng)雨的最佳卡車行駛路線，引起了廣泛的關(guān)注。以前在 CPU 系統(tǒng)上進(jìn)行這項(xiàng)工作需要 36 個(gè)小時(shí)，由于時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，該系統(tǒng)根本無(wú)法發(fā)揮作用。

為了向電力公司展示各種可能性，德勤在其 AI 計(jì)算中心的 NVIDIA DGX A100 系統(tǒng)上運(yùn)行了多項(xiàng)工作，包括通過(guò)結(jié)合電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)靥鞖鉅顩r及時(shí)識(shí)別結(jié)冰和有故障危險(xiǎn)的配電線路，以便派遣維修人員。

Perez表示：“由于這是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，我們現(xiàn)有的IT人員可以在NVIDIA的支持下為我們的客戶執(zhí)行超級(jí)計(jì)算級(jí)別的工作?！?/p>

構(gòu)建AI模型和數(shù)據(jù)集

來(lái)自 EPRI 的 Renshaw 報(bào)告了幾個(gè)方面的進(jìn)展。

例如有 300 多家企業(yè)機(jī)構(gòu)參加 L2RPN 挑戰(zhàn)，構(gòu)建具有強(qiáng)化學(xué)習(xí)功能的 AI 模型。有些企業(yè)能夠同時(shí)控制多達(dá)五個(gè)任務(wù)來(lái)防止停電。

Renshaw 表示：“我們希望實(shí)現(xiàn) 80% 普通操作任務(wù)的自動(dòng)化，這樣操作人員就可以更加專注于解決 20% 最復(fù)雜的挑戰(zhàn)?！?/p>

2021 年的一份關(guān)于 AI 如何應(yīng)對(duì)氣候變化的報(bào)告將 L2RPN 工作作為一個(gè)重要的用例。這項(xiàng)工作今年正在擴(kuò)展到更復(fù)雜的模型。

此外，EPRI 正在整理 10 組匿名數(shù)據(jù)，電力公司可以使用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練 AI 模型并使用這些模型處理他們最關(guān)鍵的工作。其中一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)有 15 萬(wàn)張由無(wú)人機(jī)拍攝的老化電力設(shè)備圖像。

EPRI 還領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)初創(chuàng)企業(yè)孵化器，使電力公司可以與 NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃成員 Noteworthy AI 等 AI 初創(chuàng)企業(yè)合作開(kāi)展創(chuàng)新的項(xiàng)目。為了保護(hù)共享數(shù)據(jù)的隱私，EPRI 可以使用 NVIDIA FLARE 軟件來(lái)訓(xùn)練AI模型。

創(chuàng)建發(fā)電廠數(shù)字孿生

EPRI 和德勤都在幫助發(fā)電廠創(chuàng)建能夠優(yōu)化發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)和培訓(xùn)的工業(yè)數(shù)字孿生。例如 EPRI 正在將美國(guó)南部某州的一家發(fā)電廠作為一個(gè)項(xiàng)目的示范設(shè)施，該項(xiàng)目引起了廣泛的關(guān)注。

另外，德勤公司準(zhǔn)備使用 NVIDIA Omniverse Enterprise 開(kāi)發(fā)一個(gè)物理上精確的核電站數(shù)字孿生。該數(shù)字孿生將被用于工人培訓(xùn)場(chǎng)景。

Perez 表示：“監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在為發(fā)電廠數(shù)字孿生的創(chuàng)建提供多項(xiàng)資助，這將提高發(fā)電廠的安全性并減少關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的高昂成本?！?/p>

今年將迎來(lái)真正的智能電表

EPRI 和德勤都在幫助定義新一代智能電表。

Renshaw 表示：“我們把現(xiàn)在的系統(tǒng)都稱為智能電表，但實(shí)際上它們可能每 15 分鐘才能發(fā)送 1 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。按照今天的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)速度很慢?！?/p>

相比之下，Utilidata(NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃成員，該計(jì)劃是一項(xiàng)面向先進(jìn)初創(chuàng)企業(yè)的免費(fèi)計(jì)劃)和 Anuranet 正在開(kāi)發(fā)的軟件定義智能電網(wǎng)芯片和電表憑借新一代 NVIDIA Jetson 邊緣 AI 平臺(tái)，每秒可處理超過(guò) 3 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。這兩家公司在尋找既能節(jié)省能源和成本，又能提高電網(wǎng)韌性的洞察。

他表示：“如果我們能夠獲得亞秒級(jí)的數(shù)據(jù)，就能創(chuàng)造許多可能性。我們已經(jīng)確定了新一代智能電表數(shù)據(jù)的 81 個(gè)用例。”

比如 Renshaw 家里的中央空調(diào)系統(tǒng)在去年發(fā)生了故障，維修花費(fèi)了他 1000 多美元。如果當(dāng)時(shí) Renshaw 的家里安裝了這些新電表，那么 AI 就可以使用來(lái)自新電表的數(shù)據(jù)在空調(diào)發(fā)生故障之前預(yù)測(cè)何時(shí)需要維修。

未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展拐點(diǎn)

EPRI 還在兩座辦公樓開(kāi)展了試點(diǎn)項(xiàng)目，使用 AI 減少了 30% 的電能浪費(fèi)。繼去年電力線路遭到勒索軟件攻擊后，EPRI 正在與其他方面合作研究如何使用機(jī)器學(xué)習(xí)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。

有待解決的問(wèn)題還在不斷增加。不過(guò) Perez 告訴了我們一個(gè)好消息：全球正在采取行動(dòng)為創(chuàng)建一個(gè)更加智能、清潔和安全的電網(wǎng)提供大量資金，比如《美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》。

他表示：“我們現(xiàn)在正處于一個(gè)拐點(diǎn)。如果沒(méi)有 AI 和高性能計(jì)算，我們根本無(wú)法制定出適合未來(lái)電網(wǎng)的可行計(jì)劃?！?/p>

英偉達(dá)初創(chuàng)加速計(jì)劃

英偉達(dá)初創(chuàng)加速計(jì)劃為免費(fèi)會(huì)員制、旨在培養(yǎng)顛覆行業(yè)格局的優(yōu)秀 AI 初創(chuàng)公司。該計(jì)劃聯(lián)合了國(guó)內(nèi)外知名的風(fēng)投機(jī)構(gòu)，創(chuàng)業(yè)孵化器，創(chuàng)業(yè)加速器，行業(yè)合作伙伴以及科技創(chuàng)業(yè)媒體等，打造人工智能創(chuàng)業(yè)加速生態(tài)系統(tǒng)，能夠提供『產(chǎn)品折扣』，『市場(chǎng)宣傳』，『技術(shù)支持』，『融資平臺(tái)』，『客戶推薦』等一系列服務(wù)，加速初創(chuàng)公司的發(fā)展。

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原文標(biāo)題：電網(wǎng)+人工智能：開(kāi)辟更加光明和清朗的未來(lái)

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