2020年9月,我國對國際社會鄭重承諾“二氧化碳排放于2030年前達到峰值,2060年前實現碳中和(雙碳)”,從此“雙碳”達標成為我國一項重大戰略任務。“雙碳”戰略目標的提出展示了中國堅持綠色發展的決心,也加速了各個企業各項節能減排措施的推進,節能減碳也隨之成為一個備受關注的話題。另一方面,隨著人工智能技術的不斷成熟,人工智能向節能領域滲透,兩者結合不僅能提升企業的數智化水平,同時,還能夠通過能源精細化管理以及AI智能優化控制,從管理和技術兩大維度降低企業的能源消耗,為落實“雙碳”目標奠定很好的基礎。
國雙科技正是一家致力于通過機器學習、知識圖譜等人工智能技術來實現節能減碳的技術提供商,其智慧能源解決方案已經在多個大型商業辦公樓、產業園區、數據中心落地,實現了能源的高效利用,充分展示了人工智能在節能減碳領域的廣闊應用前景。
讓能源管理更智能
能源管理的目的是從能源精細化計量及管理、能源系統智能優化控制以及能源設備健康管理等三個維度幫助用戶實現能源的高效利用,達到節能降本的目的。近年來,隨著人工智能的興起,人工智能技術開始被應用于能效管理之中。
國雙智慧能效專家、解決方案總監林興斌博士介紹,在能源管理中,人工智能技術可以發揮非常重要的作用。其中一個就是對各種能源系統優化控制從而實現節能提效,比如暖通空調系統、鍋爐熱水系統、空壓機系統等。有統計顯示,在辦公樓宇中有50%以上的電能消耗被用于制冷和制熱,從這個意義上,對這部分用電進行優化和管理是非常有必要的。
實際上,大多數空調系統的控制優化空間很大。因為這些空調系統要么是人工控制,要么是以一種非常粗放的方式進行自動控制。這背后的部分原因在于過去傳感器比較貴,部署得不夠多,物聯平臺可能沒有建好,沒有將各種數據采集上來,也就沒有辦法進行精細化管理。而隨著技術的進步,這些壁壘正在逐步打破,同時,人工智能技術的成熟使其能夠在能源管理中發揮非常重要的作用。比如,通過人工智能技術自動對空調或者制冷系統的各個要素(冷凍冷卻水量、水溫、風量、風速等)進行重新配置。
“在一個制冷系統中,開幾臺水泵、每臺水泵運行頻率多少、出水溫度設定多少、房間溫度設置多少、風量設置多少、新風進來多少等,都會帶來不同的用電量和不同的制冷效果。比如,制冷機采用大出水量和比較高的水溫,與較小出水量和比較低的水溫都能達到同樣的制冷效果,但用電量卻不同,如何配置耗電更少一些就可以通過人工智能技術來幫忙。”林興斌說。
國雙智慧能源管理平臺
國雙是一家企業級大數據和人工智能平臺軟件廠商。作為一家技術驅動型公司,國雙高度重視研發創新,自2005年成立以來,始終堅持“科技創新”與“知識產權保護”相結合的原則,在穩步發展的同時,注重科技轉化能力的知識產權體現,先后研發出了600多項的人工智能專利,為國雙產品的技術領先性提供了可靠保障。
林興斌介紹說,國雙推出的智慧能源管理平臺基于國雙過去十幾年積累的敏捷人工智能產品以及機器學習、知識圖譜人工智能算法能力等,結合能源專家團隊的業務知識及實踐經驗,從管理、技術及運維三個方面全方位解決客戶的能源問題。
智能化是國雙智慧能源管理平臺的一大特征。“尤其是智慧能源產品中的AI能效優化控制系統,結合人工智能技術成功解決了傳統BA自控系統存在的數據孤島以及面臨的高耦合難優化的痛點,實現對能源系統進一步挖掘節能潛力,能為用戶節能增效。”林興斌說。
國雙智慧能源管理平臺由能源精細化管理系統、AI能效優化控制系統以及設備設施智能管理系統三大應用組成。能源精細化管理系統從管理手段入手幫助客戶發現能源問題,并為節能優化提供基礎數據;AI能效優化控制從技術手段入手幫助客戶對系統節能控制,實現能源系統的節能降耗;設備設施智能管理解決了客戶日常設備運維難題,將事后運維轉變為預測性運維,減少因設備帶病運行以及設備故障停機事件。
各種智能化技術的應用給國雙智慧能源管理平臺帶來了明顯的效果。“采用國雙的智慧能源管理平臺可以實現節能10%-20%,如果以前管理粗放,節能效果會更為明顯。單就節能而言,客戶在2.5年內就可以實現投資回報,可以說效果是實實在在的。”林興斌表示。
國雙曾在2020年為國內某銀行數據中心上線了AI節能控制系統,算法模型每隔10分鐘便輸出一組空調系統最優控制指令給到自控系統,由自控系統自動完成對現場設備的反向控制。系統穩定運行后,AI節能控制系統相比于原有的運維方式節能12.4%,其中空調水系統節能8.7%,風系統節能20.9%,數據中心的PUE也從原來的1.77下降為1.52。由于節能效果明顯,該數據中心被評為2020年度“國家綠色數據中心”。
融AI技術與行業知識于一體
智慧能源管理集合了多種技術,如物聯網、大數據,而不僅僅是人工智能。實際上,在智慧能源管理中物聯網技術發揮了重要的作用,比如,基于此搭建的物聯平臺能為機器學習所需要的各種數據采集和打通提供可靠支撐。畢竟,沒有足夠的數據,機器學習也是英雄無用武之地。
以國雙的中央空調系統AI能效優化為例。它需要借助物聯平臺來打通建筑的能耗數據、空調運行數據以及室內外環境數據,以及空調系統調試數據,在這數據的基礎上由算法工程師進行算法模型搭建,實現在確保環境舒適的前提下空調最節能運行。
值得一提的是,和很多人工智能應用一樣,智慧能源管理也離不開行業知識,需要行業專家的參與。“比如,對樓宇的空調系統就需要在打通BA自控系統、動環系統以及電監系統數據的基礎上,由暖通專家對中央空調系統進行調試,然后讓數據科學家基于調試后的數據,利用機理模型和數據驅動模型搭建空調能耗預測模型和環境預測模型,然后基于這個模型輸出指令給自動控制系統。”林興斌說。
實際上,技術與行業的融合也是國雙在推進人工智能應用的一個特色。國雙不僅有一支進行算法研究的團隊,還有一支暖通專家組成的隊伍。作為業務負責人的林興斌自己也是暖通專業的博士,國雙對專業知識的重視由此可見一斑。
林興斌表示,國雙智慧能源管理在人工智能的應用取得了很好的效果,接下來還有很多工作要做,特別是進一步優化節能效果、降低開發成本方面。而方向之一就是標準化,通過預先建立一些標準化的模型,來降低開發成本,實現快速部署,并確保節能效果。而對于無法標準化的,就通過強化學習和遷移學習等方式來保證一定的節能效果。
“國雙智慧能效解決方案致力于利用包括人工智能在內的各種技術充分發掘用能設備節能潛力,讓用戶體驗更舒適、節能管理更便捷,為實現‘碳達峰、碳中和’目標提供強勁引擎。” 林興斌總結說。
