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前所未有!京东数字科技用AI做了件了不起的事

2019-5-24 10:15 来源: 正商参考 业界资讯

能源一向是世界经济的重要话题。自今年以来,欧佩克达成减产协议,美国对委内瑞拉持续施压,伊朗遭遇“禁油令?#20445;?#20420;罗斯财政部也宣布将石油出口税自6月1日起上调5.8美元,能源表现出越来越贵的态势。 然而在中国,一场另辟蹊径的能源利用创新却正在悄悄进行……

首先,我们来做一道数学题:

2017,中国用掉了近6.3万亿度电,

其中约4万亿度电来自?#27982;?#21457;电,

为此中国每年都要烧掉17亿?#32622;骸?/span>

全国有超过1000?#19968;?#30005;厂,

如果把这些火电厂的锅炉热效率提升,

一年可以节省多少煤?

可以给子孙后代多发多少度电?

现在,?#26031;?#26234;能已经告诉我们答案。

2019年3月14日,国家能源集团南宁电厂的集控室里来了很多人,有前来验收项目成果的专家鉴定组,有北京华电天仁电力控制技术有限公?#31454;?#22269;电广西公司的领导,南宁电厂的多位领?#25216;?#19987;工,还有心情紧张的京东数字科技Alpha电项目组成员们……

在专家的见证下,电厂集控?#20063;?#20316;人员按照京东数字科技Alpha电算法的推荐?#21040;?#34892;操作,一段时间后,锅炉热效率有所提高。

鉴定组的一位专家表示结果超出了预期,建议向全国?#27573;?#20869;推广。

不能小看这0.3%-0.5%的提升,这是在火力发电技术高度成熟的基础上实现的新提升。0.5%的效率提升可以帮助一台60万千瓦火电机组一年节省?#27982;?600吨,如果全国推广,每年可以为国家节约70亿元 的?#27982;?#28040;耗和污染?#21355;?#36153;。

站在一旁的京东数字科技Alpha电项目组产品经理亮亮抑制不住内心的激动,脑海中浮现着过去一年?#21644;?#36820;北京广西多次的漫长路途,无数次客户需求的沟通,在南宁电厂一天16小时的值守,从零开?#21363;?#24314;的算法模型……


火力发电是我国主要的电力来源。


前无古人的试验:他们想用AI?#33041;?#21457;电

在我国,火力发电?#31354;?#25454;总发电量的70%以上,如何用更少的煤,发更多的电,同时?#27431;?#26356;少的污染物,实现火力发电效率的优化,是电力行业长期以来的需求。

但这件事,很少有人用大数据和?#26031;?#26234;能的方法去做,谁也不知道这套系统怎么设计,更何况,在已经十分成熟的发电控制系统基础上做到优化,是一个令人?#27833;?#30340;问题。

“无论如何,咱们得先理解火力发电的原理不是?”Alpha电项目组团队在南宁电厂蹲了两个月,每天住在电厂宿舍里,一出门就是烟囱,条件很艰苦。

“一天要和电厂不同部门、不同职能的10多个工作人员沟通?#20445;?#20142;?#20102;担?#20182;们嘴里说的都是磨煤机、锅炉、阀门这些专业用语,我们需要翻译成算法工程师能听得懂的话,方便他们了解行业,建立模型。

Alpha电项目组和京东数字科技副总裁、京东城市总裁郑宇反复讨论,结论是可不可以借助大数据和AI控制锅炉运行操作,进一步精细化?#27982;?#21457;电的燃烧过程?根据锅炉工况,送入合适的煤、风,让锅炉自动调节温度和状态,实现提高运行效率、降低污染?#27431;擰?/span>

这种方法,真的是前无古人,每个人心里其实都在打鼓。

 “没想到,锅炉优化问题比Alpha Go围棋问题还复杂”

与AlphaGo解决的围棋问题相比,火电燃烧优化问题更难。AlphaGo解决的围棋问题中涉及优化361个离散变量(白子、黑子、无子三个状态),然而火电锅炉燃烧优化问题中涉及上百个风?#27431;?#38376;的开度控制,例如某个阀门开度20%和开度22%都可能对机组运行带来非常不同的影响。

再加上锅炉不停运转磨损,运行一段时间的锅炉和之前的状态也不一样,数据也就不一样。如何在连续变?#30475;?#22312;的情况下,精准控制锅炉运行,这是一大难点。

另一个难点,就是数据。

“Alpha Go在做第一版的时候,买了上千万的棋谱来学习,数据量十分庞大,模型可以在这些数据中得到很好的训练。但我们只能从电厂拿到两年的数据,有些数据因为机组停机还无法使用?#20445;珹lpha电项目组组长仙园介绍说。

锅炉发电的状态监测点有数千个,主要控制变量有上百个,如何用仅两年的参考数据来制定复杂的算法优化方案?需要根据真实数据构建锅炉燃烧模拟环?#24120;?#19981;断优化。

电厂系统的专业度比较高,数据量非常大,有时候导出全量数据甚至需要花费数周时间,必要的时候甚至要请电力领域的技术专家来帮忙。

几个月时间,数据终于完成了标准化和业务逻辑的梳理,接下来,就是模型搭建、反复改进测试的阶段,这个阶段是最艰苦的。因为锅炉是一个特种设备,里面有各种各样的安全限制条件,不是说下围棋,一个人下就行了,大不了输了,锅炉有大量超温超压等安全限制条件。

亮亮对这段经历依然记忆犹新,在系统试验阶段,电厂的员工24小时3班倒,8小时换一批岗。京东数字科技的技术人?#22791;?#36394;调试,每天跟两个班,16小时扎在集控室里。

“电厂是要24小时正常发电的,不能影响人们的正常生活?#20445;?#20185;园说,为了测试不同发电负荷的模型运行情况,我们经常下午6点以后开始测试,测到夜里十二点,发现了一个问题,现场和公司研发端的同事就要熬夜?#27169;?#29992;最快的速度解决问题。

路阻?#39029;ぃ?#36827;一步有一步的?#26029;病?/strong>

“你如果不去深度了解一个行业,不去了解客户的需求,搞一个简单的?#26031;?#26234;能算法是根本解决不了问题的。我们花了一年多的时间深扎火力发电行业,就是为了将技术与行业做到最大程度的融合,帮助能源行业降低成本,增?#26377;?#29575;?#20445;?#37073;宇表示。

Alpha电项目成功之后,申请了三项国家专利,还在2018年的中国?#26031;?#26234;能峰会上获得了创新奖,京东数字科技因此奖励了项目组的每一位成员。

南宁电厂验收成功只是一个开始,如今,Alpha电项目组已经开始研发适用于更多锅炉炉型的优化模型。

“这并不是一个复制?#31243;?#30340;过程,因为每一个电厂的锅炉构造都有不同“,亮?#20102;担?#25343;磨煤机这件事来说,有的是“糖炒栗子”模式,用?#26234;?#30952;煤机把煤磨成粉送进锅炉,还有的是辊式磨煤机,以“石磨面粉”的方式将煤粉碎。与此同时,锅炉内部的燃烧方式也大有不同 。如果在更多的电厂验证成功, AI火力发电的算法就可以充分证明其可复制性。

 “也有很累很累到坚持不下去的时候?#20445;?#20185;园说,但节能降耗,是电力行业造福千秋万代的愿景。我们走到产业中去,让科技的力量发挥在最需要的地方,换来的一定是天?#31471;?#28165;的美好世界。离产业近一点,再近一点,让产业的发展更加数字化、智能化,这是一家数字科技公司永?#38431;?#35813;保持的初心。(来源:正商参考)

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编辑:一米阳光
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