行業深度丨通用人工智能在能源互聯網中的應用展望
來源：中國電業與能源 時間：2023-06-13 09:58
人工智能技術的發展迎來里程碑意義上的又一次質的飛躍，ChatGPT因其極其出色的文本生成、對話交互能力以及在很多專業領域的杰出表現，在世界范圍內迅速走紅，5天內用戶破百萬，兩個月用戶破億，被認為是開啟了通用人工智能的新時代。
能源領域借鑒信息和互聯網理念、應用人工智能技術的嘗試由來已久。近年來興起的能源互聯網，尤其是在配用側以園區為單位的區域能源互聯網，隨著分布式新能源、電動汽車充電、儲能等技術和服務的興起，衍生出很多新的能源業態，綜合能源服務、智慧能源管理、能源托管和運營等成為主流趨勢，但同時也在產業化、商業化層面面臨諸多挑戰。3月28日，國家能源局發布《關于加快推進能源數字化智能化發展的若干意見》，強調推動數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業數字化智能化轉型升級，加快推進能源數字化智能化成為未來發展的主流趨勢。
人工智能技術發展
傳統人工智能技術的發展可以追溯到二十世紀四五十年代，經過了多次發展過程中的起伏，仍然無法在任何領域應用，與人類智能相比更是相差甚遠。不過值得一提的是，1997年IBM公司研制的超級計算機“深藍”擊敗了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫，但對于更加復雜的圍棋，普遍認為計算機是“無能為力”的。
新一代人工智能的開啟以AlphaGO的誕生為標志。2016年谷歌公司的AlphaGO在與人類圍棋冠軍對弈中取得歷史性的勝利，后續發展出一系列游戲等領域的人工智能開始表現出超過人類智能的水平，但總體來說都被認為是特定領域特定任務下的AI，跟所謂的通用人工智能（Artificial General Intelligence）還有距離。
通用人工智能有兩個層面上的理解，簡單層面對通用人工智能的理解是同一個AI在很多不同的領域都表現出一定程度上的智能，這在ChatGPT中體現得最為淋漓盡致，對任何問題的回答，ChatGPT基本都能表現出超過普通人的知識性和邏輯性。OpenAI公布了GPT-4多項專業考試的模擬考試結果，很多都能打敗大多數考生。但更深層面的通用人工智能不僅僅表現在知識層面，而是在知識的基礎上具備審美、判斷甚至想象和創造等方面的深度智能，在這些方面ChatGPT的表現與人類相比還有差距，畢竟ChatGPT主要著眼于基于自然語言處理的對話系統。無論怎樣，評價ChatGPT開啟了通用人工智能時代的大幕也不為過。
人工智能技術的發展是“算法+算力”發展的過程，AlphaGO的成功是以深度學習為代表的新一代人工智能算法引發的，而進化到ChatGPT則是大模型優勢的集中體現，一方面在算法層面進一步提高了學習效率和并行處理的可行性，另外模型參數達到千億級別也需要大規模算力的支持。英偉達最新發布的ChatGPT專用GPU推理速度又提升了10倍。
ChatGPT能夠成為爆點更重要在于其將技術優勢轉化為商業價值的前景。ChatGPT的用戶體驗是前所未有的質的飛躍，這是人工智能技術積累了幾十年過程中不曾有過的，而兩個月能聚集1億用戶的能力也超越了整個互聯網發展過程中的所有產品。用戶體驗是互聯網價值的核心，也是互聯網商業模式形成的關鍵，而這些也都是未來能源互聯網發展中可以借鑒和應用的。
區域能源互聯網發展
能源互聯網是以互聯網理念構建的新型信息—能源融合“廣域網”，它以大電網為“主干網”，以微網、分布式能源、智能小區等為“局域網”，以開放對等的信息—能源一體化架構真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用，因此可以最大限度地適應新能源的接入。能源互聯網借鑒互聯網理念的開放、對等、互聯、分享，希望實現能量的交換像互聯網信息交換一樣方便快捷，最終為用戶提供更多價值服務。而園區級的、區域性的能源微網、分布式能源、智慧社區等都可以作為能源互聯網的基礎（如圖所示）。
區域能源互聯網是信息能源基礎設施一體化的體現，既在能量層面強調冷熱電、風光儲、源網荷的統籌協調，又疊加信息、業務和價值多層次功能。主要的技術挑戰在于新能源發電的間歇性和不確定性、電動汽車充電這類隨機性強的負荷比例增加、再加上電力市場交易等外部環境變化的影響，給能量管理、調度、優化以及最終的價值實現帶來難度。近年來，隨著能量路由器、能量管理平臺、能源大數據分析、能源區塊鏈等技術的發展，信息和互聯網技術在能源領域的應用，區域能源互聯網發展取得了進展，在實現新能源靈活接入、基于儲能的削峰填谷、需求側管理和響應等方面，能夠最大限度解決這些問題，但在產業化、商業落地和價值實現方面還存在痛點和瓶頸。
首先，區域能源互聯網雖然區域范圍小、項目體量小，但功能要求全面復雜、協同性要求高，這跟我國傳統能源系統專業條塊分割的現狀不相適應，導致認知層面上的障礙。雖然經過了近幾年的發展，在能源電力設計院等層面都形成了認知和共識，可以匯集各方面專業人才的力量針對區域園區開展定制化規劃設計和服務，國家能源局也開展了“互聯網+”智慧能源和“源網荷儲”一體化等多輪試點示范，但在行業推廣和產業促進方面仍然有很大的發展空間。
其次，認知不足導致在項目規劃、實施、運行、維護等生命周期各個方面帶來的人才不足、組織機制的不適應、以及用戶體驗的差距，使得區域能源互聯網在商業化落地過程中成本上升，進而價值實現不明顯。即便在分布式光伏、用戶側儲能、電動汽車充電等要素均開始進入產業拐點并實現盈利，綜合這些要素的區域能源互聯網在推進過程中仍然面臨投資回報等商業價值層面的挑戰。
ChatGPT相關技術在區域能源互聯網的應用
在可預見的未來，ChatGPT相關技術已經可以給區域能源互聯網帶來新的支撐能力和發展機遇。
互聯網的本質是人的互聯，能源互聯網的本質是基于能量的互聯，最終價值實現還是體現在為人的服務方面。用戶交互體驗的提升可以直接促進區域能源互聯網的發展，比如在需求側管理領域，能夠打通智能家居與電力負荷管理之間的壁壘，使電器的優化能夠從智能設備與人的交互中學習到更多的用戶信息，以制定適合用戶的優化調節策略。同時用戶不僅僅是終端用能用戶，還包括“源網荷儲”各個環節上的運營方、中間方、服務提供方等，都可以通過能量管理平臺的接入提升交互體驗。
在打破專業壁壘、突破認知障礙方面，ChatGPT會大大加速區域能源互聯網的推廣。如果現在以“通用人工智能在能源互聯網中的應用展望”為題請ChatGPT輸出文本，ChatGPT會泛泛而談智慧能源管理、交易、監測和服務等方面的內容，雖然對于初學者具有一定的指導意義，但遠不足以指導專業化的操作和執行。基于現有GPT的技術和平臺，必將很快衍生出面向個人或企業的個性化大模型，面向領域的行業大模型等，可以提供無所不在、低成本、同時兼具專業深度的知識服務。例如在設備檢修領域，檢修人員能夠將實際故障情況講給AI，并獲得專業化的指導。從這個意義上講，水平方向的通用和垂直領域的深度都是相對的，互聯網發展歷程已經驗證了這個過程，往往是隨著技術的進步和需求的迭代交替出現并相互促進的。
在降低區域能源互聯網發展成本，體現投資回報和商業價值方面，ChatGPT相關技術和平臺又提供了一層強有力的支撐手段，很可能顛覆現有的商業模式。雖然新一代信息技術“云大物移智鏈”仍然會在能源互聯網中發揮作用，ChatGPT的出現很可能重構其中的商業邏輯，進而影響技術架構、人才架構，并深刻影響區域能源互聯網項目實施和組織管理方式、運行維護方式，最終強化以用戶體驗為核心，價值、信息、能量三流合一的區域能源互聯網運行模式。另外換一個角度，ChatGPT相關技術和平臺對算力的需求也是前所未有的，而算力的基礎是能源，因此也需要能源互聯網的支撐，這也是能源互聯網提出的初衷之一，信息能源基礎設施的一體化可以反過來促進人工智能基礎設施層面的降本增效，兩個方面是相輔相成，可以相互促進的。從這個意義上講，能源不僅僅是通用人工智能的某個垂直應用領域，同時還是人工智能基礎設施，發揮著更為關鍵和基礎性的作用。
通用人工智能在能源行業的應用展望
從長遠來看，實現具有或超越人類智能深度的通用人工智能仍然是大方向。通用人工智能的未來將不僅僅局限在知識層面，在審美和判斷能力、甚至想象力和創造力方面都有可能得到廣泛應用。
現有ChatGPT背后是通用語言大模型，在綜合了各個方面的數據和信息后，往往不具有任何的審美偏好和判斷能力，輸出綜合、系統、正確但不免泛泛而談的“廢話”。未來通用人工智能在能源行業應用應該具有深層次的審美偏好，比如綠色低碳發展是未來能源發展的主旋律，區域能源互聯網的發展也偏重新能源的應用和碳達峰碳中和目標的實現。在能量管理、調度、控制和優化等更深度的功能實現方面，能源系統的要求比較高，不允許出現故障和失誤，因此AI在判斷和決策方面要發揮主導作用，還需要進一步提升完備性和可解釋性。
有人認為人工智能是不可能無中生有的，所以不可能具有想象力和創造力，這不完全正確，因為所謂想象力和創造力很多也是相對的，往往是現有事物的組合、疊加和關聯。比如能源電力系統的運行影響因素眾多、環境復雜，為了能夠指導調度保證安全穩定運行，一方面需要簡化規則便于操作執行，一方面要增加冗余提高安全穩定裕度，這些都是以增加成本減少收益來換取的。而人工智能尤其擅長處理復雜的場景和決策過程，可以針對不同的需求和情況，自動生成最優的調度方案和清晰的決策規劃，可以在精準性、實時性和減少失誤方面達到超越人類智能的程度。
總之，信息能源基礎設施一體化以及信息能源技術的相互融合發展是大勢所趨。ChatGPT引爆了新一輪信息技術變革和互聯網經濟的浪潮，預示著不可限量的商業價值和前景，很快會在各行各業滲透和體現。同時在能源電力領域，加快推進能源數字化智能化發展已經成為行業共識，更應該快速借鑒ChatGPT技術和理念的最新進展，發展能源互聯網行業大模型，打造關鍵“殺手級”應用，著力提高用戶體驗和深度智能水平，進一步放大通用人工智能的商業價值，解決能源互聯網發展中的痛點瓶頸問題，促進信息能源基礎設施和技術的融合發展，為能源行業的綠色低碳發展服務。（清華大學信息國家研究中心研究員 曹軍威）
責任編輯：張棟鈞
