來源丨Forbes
作者丨Jim Magill
編譯丨科技行者
美國電網(wǎng)曾被視為世界上最穩(wěn)定、最安全的電力系統(tǒng)。但隨著新興挑戰(zhàn)對電網(wǎng)運營商造成的層層沖擊，美國電網(wǎng)也迎來了自己的系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。除了預(yù)期當(dāng)中的電力需求激增之外，新型電動汽車與物聯(lián)網(wǎng)支持對于數(shù)字化系統(tǒng)的迫切需求也成為電網(wǎng)轉(zhuǎn)型的重大驅(qū)動力。再加上可再生資源天然具備的不穩(wěn)定性因素，美國必須盡快建立起新一代電網(wǎng)體系、通過新的可充電設(shè)施提供強大的蓄電能力。
面對這些現(xiàn)實問題，人工智能(AI)憑借自身強大的數(shù)據(jù)處理與復(fù)雜問題解決能力，成為指導(dǎo)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型的中堅力量。行業(yè)專家目前一致認(rèn)為，AI將成為構(gòu)建未來智能電網(wǎng)的必要基礎(chǔ)。
通用電氣部門GE Digital首席技術(shù)官Colin Parris表示，“我們主要關(guān)注兩大核心。首先就是減少人類活動的碳排放量。此外，我們還需要考慮如何清退燃燒發(fā)電廠并轉(zhuǎn)向天然氣發(fā)電設(shè)施。”
此外，運營方還需要采取措施以增強電網(wǎng)彈性，防止因災(zāi)害性天氣事件導(dǎo)致的重大電力中斷事故。過去一年以來，出于種種不同原因，美國已經(jīng)有兩個州以慘痛的現(xiàn)實教訓(xùn)表明現(xiàn)有電網(wǎng)的脆弱缺陷。
在得克薩斯州，2月突然爆發(fā)的冬季暴風(fēng)雪引發(fā)大規(guī)模停電，并導(dǎo)致過百位當(dāng)?shù)孛癖娝劳?。去?月，加利福尼亞州創(chuàng)紀(jì)錄的熱浪也導(dǎo)致電網(wǎng)運營商被迫連續(xù)停電，給州內(nèi)80萬戶家庭及企業(yè)造成嚴(yán)重影響。
穩(wěn)定電網(wǎng)工作狀態(tài)
Parris提到，“我們必須穩(wěn)定電網(wǎng)的工作狀態(tài)。”以往，大部分電力由穩(wěn)定的能源(例如煤炭或天然氣)產(chǎn)生，但如今的電網(wǎng)卻越來越依賴于間歇性能源(例如風(fēng)能與太陽能)。而一旦風(fēng)勢減弱或天色變暗，這些設(shè)施就無法繼續(xù)提供電力。因此，電網(wǎng)運營商必須采用更先進(jìn)的AI技術(shù)以保證電網(wǎng)的供需平衡。
Parris還表示，“公共設(shè)施提供的電流絕對不能嚴(yán)重波動，否則人們根本無法正常使用。因此，整個體系將全部由軟件負(fù)責(zé)運行：電網(wǎng)軟件、傳輸軟件、配電軟件、市場管理軟件等等。”
隨著技術(shù)的發(fā)展成熟與商業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，運營商還開始部署AI軟件以適應(yīng)在電網(wǎng)中引入電池等蓄電設(shè)備的趨勢。Stem是一家來自硅谷的蓄電電池公司，他們使用AI技術(shù)確定最經(jīng)濟(jì)、最合理的充電時間，并在必要時將儲能配送至電網(wǎng)之上。
Stem公司首席技術(shù)官Larsh Johnson認(rèn)為，“其實電池本身起不到任何作用，必須配合智能解決方案才能找到最合理的電池使用方式。”
AI軟件能夠幫助運營商預(yù)測各位客戶的負(fù)載模式、何時需要消耗電力以及一天內(nèi)不同時段的相應(yīng)電力成本。Johnson介紹道，“不同客戶在電力使用方面擁有顯著的動態(tài)特性，每個小時都有變化，有些甚至每幾分鐘就會出現(xiàn)巨大差異。”
實現(xiàn)電力供需均衡
AI技術(shù)在管理電網(wǎng)，保障特定位置、特定時段內(nèi)提供可用電能方面正發(fā)揮著日益重要的作用。隨著人們對于電力需求的增長，再加上通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速普及，電力供應(yīng)真正成為現(xiàn)實世界正常運作的前提與基礎(chǔ)。
另外，預(yù)計未來幾年當(dāng)中，電動汽車的使用量也將急劇增長，并對電力需求總量與用量分布產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)居住在郊區(qū)的通勤者在夜間從辦公室返回家中并為電動汽車充電時，當(dāng)?shù)氐碾娏π枨罂赡軙查g激增。
AI科技企業(yè)Beyond Limits發(fā)電業(yè)務(wù)主管Steve Kwan認(rèn)為，“只有明確理解消費者的行為模式，才能保障能源供應(yīng)切實滿足需求。而這將是一項無比艱難的挑戰(zhàn)。”
他解釋道，“人工智能在這一領(lǐng)域?qū)l(fā)揮無可替代的作用。我們需要在其中考慮眾多變量，并隨時從AI算法處獲取實時建議，甚至在15分鐘之內(nèi)快速響應(yīng)消費方不斷變化的用量需求。與之相比，一切基于物理機(jī)制的傳統(tǒng)模式都效率低下、速度緩慢。”
AI有助于控制碳排放
AI技術(shù)還將通過多種方式幫助電網(wǎng)運營商減少總體碳足跡。其中一種方法是根據(jù)AI與信息處理技術(shù)實現(xiàn)認(rèn)知計算及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即構(gòu)建起以人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為模型的計算機(jī)系統(tǒng)。
由于風(fēng)能與太陽能產(chǎn)生的電力往往比天然氣發(fā)電廠的產(chǎn)出更便宜，而且對地球環(huán)境的破壞也更小，因此電網(wǎng)運營商會傾向于更多依賴于這些可再生能源形式。但由于此類資源往往天然具有間歇性，因此需要以更為可靠的發(fā)電模式(通常是聯(lián)合循環(huán)燃?xì)怆姀S)作為后備。
隨著可再生能源水平的往復(fù)波動，聯(lián)合循環(huán)電廠的運營商必須不斷上調(diào)或下調(diào)其發(fā)電量。但考慮到電廠在設(shè)計層面已經(jīng)預(yù)設(shè)有產(chǎn)能水平，因此這種上下浮動會降低其運作效率、浪費掉一定燃料，反而導(dǎo)致工廠的總體碳排放量有所增長。
Kwan指出，“以往，電廠操作人員總是傾向于在非常狹窄的運作區(qū)間內(nèi)指揮設(shè)施運行。但通過引入AI與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們能夠讓工廠以遠(yuǎn)超以往的方式高效運行。”
C3.ai公司創(chuàng)始人、董事長兼CEO Tom Siebel表示，由這家AI軟件廠商開發(fā)的另一種AI應(yīng)用程序則能夠“將電網(wǎng)發(fā)能燃料消費量減少8%”，借此幫助降低電力部門的碳排放總量。
Siebel表示，未來每一家成功的能源企業(yè)都必然要在運營體系中采用AI技術(shù)。
他最后總結(jié)道，“能夠有效采用AI技術(shù)的公司將提供更清潔、更可靠、更安全的能源，同時極大降低產(chǎn)能流失對于環(huán)境的不良影響。而一切對AI技術(shù)抱有抵觸情緒的廠商，最終必將被競爭對手所擊潰。”
