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编者按:
近年来,全球核能领域数字化转型风头正劲,推动人工智能与核能产业的深度融合,不仅是响应国家“人工智能+”行动部署的具体实践,也是我们构建现代核能体系、实现安全高效发展的必由之路。中国能源研究会积极响应时代命题,在2025年能源行业人工智能创新技术应用案例征集活动中,特设置了“AI+核能创新应用场景”的征集方向。
自启动以来,活动得到了业界、学界以及科技企业界的广泛响应,共收到来自全国49家单位的数百份场景方案,覆盖从设计建造、运维管理、安全监管到燃料循环、公众沟通、前沿材料等全链条环节,充分展现出这一交叉领域的蓬勃活力与广阔前景。经过多轮严谨的研讨与遴选,我们从众多优秀场景中筛选出了100项代表性场景,并在此基础上通过进一步交流与遴选,最终优选出了30项具有前瞻性、创新性和实践价值的场景作为本次征集活动的最终推荐成果。现将这30项“AI+核能创新应用”推荐场景案例进行集中展示,以供探索核能领域AI场景应用的单位和同行互相学习与提高。
2024年,国家能源局于发布《关于加快推进新能源参与电力市场交易的通知》,我国正式进入新能源“全量入市、全面参与现货市场”的新阶段。政策明确要求风电、光伏等新能源发电主体不再享受全额保障性收购,必须通过市场化机制参与日前、实时现货交易,并承担偏差考核责任。政策转型也带来了前所未有的业务痛点,例如,预测精度不足导致偏差考核损失、交易策略复杂低效、多市场主体协同困难等。引入能源技术,构建“能源语言大模型+时序预测大模型”的双脑架构,成为破局关键。
目前,协鑫能科虚拟电厂和光伏预测项目,已在多个地区进行了推广应用,取得了良好的应用成效。光伏预测技术的应用,使得光伏发电的预测准确率大幅提升,为电网调度提供了可靠依据,保障了电力供应的稳定性和安全性。
1. 关键技术
(1)灵活可扩展结构
采用时序基础模型(Temporal Foundation Model)结合领域适配器(Domain-Specific Adapter)的统一架构,通过可插拔模块将异构时序数据映射到统一嵌入空间。轻量化的任务特定头(Task-Specific Head)支持端到端联合训练,实现跨领域时序表征的高效迁移和快速适配,无需额外训练即可适配垂直领域,最大化复用行业知识。
(2)长短时跨任务统一结构
基于Transformer的仅解码器(Decode-Only)架构,通过自回归建模和因果注意力机制,支持任意长度时序数据的端到端建模,灵活适配能源电力多样化任务需求。
(3)多尺度预训练
通过分层时序卷积与注意力机制,捕获长期趋势、周期性及残差波动特征,融合宏观趋势与微观波动,兼顾系统稳定性和动态响应能力。
(4)多模态时序联合建模
支持遥感、气象等动静态协变量及文本指令信息,通过多头交叉注意力机制实现多元特征的非线性交互,提升预测精度和能源运营效率。
(5)智能数据质量诊断
内置自适应掩码机制,自动检测并处理缺失值、异常尖峰、非均匀采样等行业典型数据问题,确保模型在复杂工业环境中的稳定性和可靠性。
(6)混合专家(MoE)架构
针对光伏、风电、负荷、电价等场景定制专用子模型,提升多场景下的拟合与泛化能力。
(7)高效推理性能
通过预处理加速、自适应特征提取及混合精度推理技术,推理性能提升3-4倍,满足电力调度、现货交易、异常检测等高实时性场景需求。
2. 创新亮点
创新点一:跨场景泛化能力。通过海量数据预训练,学习不同场景的共性规律,实现无需重新训练的高精度预测,显著降低部署成本。
创新点二:多任务学习能力。同时处理发电预测、负荷预测和电价预测等任务,学习任务间关联性,提升整体性能。
创新点三:动态适应能力。捕捉数据分布随时间变化的规律(如季节变化、政策调整),结合实时数据动态调整预测和调度策略。
创新点四:复杂模式识别能力。处理高维、非线性时序数据,识别传统方法难以捕捉的复杂模式,如设备故障预测中的细微变化。
创新点五:数据效率提升。利用预训练知识,仅需少量本地数据即可实现高精度预测,降低数据收集和标注成本。
创新点六:多模态融合。整合卫星云图、设备红外图像、语音工单等非结构化数据,提升极端天气下预测的鲁棒性。
(1)提升运行效率。通过部署各类Agent和模型,能源系统的运行效率得到了显著提升。
(2)优化能源交易。在售电和用电环节,发电交易策略、储能充放电策略等应用,优化了能源交易和调度策略,提高了能源交易的效率和经济效益。
(3)增强决策支持。时序大模型为能源系统的决策提供了强大的支持。
(4)促进绿色发展。时序大模型的应用,促进了能源系统的绿色化和智能化发展。
面对新能源参与电力市场交易带来的市场化挑战,能源AI不仅是技术升级,更是商业模式重构的核心引擎,是新能源企业从“被动消纳”转向“主动盈利”的战略支点,为构建高比例新能源新型电力系统提供智能化底座。
完成单位:蚂蚁双链科技(上海)有限公司
主要完成人:赵帅央、余志军、胡洪源、谢福强、钱烽、黄宇斌
来源:中国能源研究会核能专委会
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