2024生成式人工智能大模型及其电力系统数智化应用前沿报告

生成式人工智能大模型 及其电力系统数智化应用前沿 张俊 武汉大学电气与自动化学院 2024年08月15日 2024年电力信息通信EPIC 人工智能发展概述 1956年1982年2024年 达特茅斯会议标志AI的诞生霍普菲尔德神经网络被提出Sora发布，大模型由语言模态向图文视频多模态迈进 - 2022年 1957年11986年OpenAI发布ChatGPT，A/智力水平 罗森布拉特发明感知机Perceptron,IBP算法使得大规模神经网络的训练实现飞越，进入大模型时代将人工智能推向第一个高峰成为可能，将AI推向第二个黄金期 2016年 1970年1990年AlphaGo战胜人类围棋冠军，AI关 计算能力无法支持大规模数据训练和AI计算机DARPA计划失败，政府缩注度空前提升 复杂任务，AI进入第一个低谷减投入，AI进度第二次低谷 - i 2013年 -深度学习算法在语音和视觉识别上识 1-别率显著提升，进入感知智能时代 2006年 - Hinton提出“深度学习”神经网络 使得人工智能性能获得突破性进展 -第一次第二次第三次 浪潮浪潮浪潮 1960s1980s2000s2020s 从ChatGPT到Sora：生成式大模型国内外发展历程及布局 一武汉大学 口从22年年底发布的ChatGPT到24年2月发布的Sora，从单模态到多模态，生成式A/在极短时间内实现了智力与 能力的不断突破，人工智能已迈入大模型时代 口作为多模态大数据的新一代分析处理工具，大模型技术在跨场景、多任务的应用中展现出巨大的实用价值，国内 外产学研各界均已开展大规模研发投入与生态布局。 语义视觉多模态 核型 GTransformer厂商 语言大模型 开湖模型 开激模型开激 20172019GVTOpenAlGPT系列xGPT-4VXSora 2020CODETR视觉大模型Anthropic:x BertG 2021OWIA Meta SAM LLaMA系列 ImageBind 国 GLM多模态大模型国DETR X GPTE?2022 外McrosoftWizardLMFlorence BEITVS CLIP? ALBEF Q1ONIGeep Selesforce ALBEF 国 XGen-7BCLIP BUP X EDBEITV3PaLi-3 GoogleBard(GeminiPro)V-MoE GLM130B Q4ChaIGPT 智谐ChatGLM系列CogVLM PaLM-E CogViewCogVideo SAM00 2023 ChatGLM-6B百川Baichuan系列 内 DITO0Q1③GPT4国同里巴巴Qnen系列Qwen-VE BLIP-2 Q2ChatGLM2-6B DeformabieDETR 商场x SenseChat CO-DETR Internmage Q3CO-DETR百虎文心一言xVIMERERNIE-VIL X 腾讯混元YOLO-WorldVideoCratt? ChatGLM3-6B4 2024 Sora?Q1 ChatGLM4 华为 PanGu-n PanGu-Wentner 国内外大模型布局情况 PanGu-Draw 2024年电力信息通信EPIC 新技术大会 新型电力系统概述新技术大会 2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和的“双碳目标。而实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军，新型电 力系统则是其中的关键载体。2024年1月12日，国家电网有限公司第四届职工代表大会第四次会议暨2024年工作会议在京召开，会上提出“以数智化坚强电网推动构建新型电力系统，全面建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业” 传统电力系统新型电力系统 供电主力电源灵活调节电源供电主力电源灵活调节电源 个 新能源电站 E水电站抽蓄电站 燃煤电站风光水火储一体化 水电站 7 燃煤电站 电动汽车 微电网抽蓄电站 燃气电站电化学储能燃气电站 电化学储能 传统电力系统 新型电力系统 电源结构 可控连续出力的煤电装机占主导 强不确定性、弱可控性出力的新能源发电装机占主导 负荷特性 刚性，纯消费性 柔性、生产与消费兼具型 电网形态单向逐级输电为主包括交直流混联大电网、微电网、局部直流电网和可调节负荷的能源互联网 运行特性源随荷动”的实时平衡模式，大电网一体化控制模式“源网荷储”协同互动的非完全实时平衡模式，大电网与微电网协同控制模式 基于新一代人工智能的新型电力系统数智化升级 绿色低碳安全可控经济高效柔性开放数字赋能- 责任电源储能以数智化为关键手段 主体多元化清洁能源供应体系功能：商业模式创新、管 合理创新发电侧理创新、服务创新 数量布局技术 主体++ 电网侧是重要驱动力 负荷侧 商业模式创新如： 电网技术： 数据生数据支 源网荷储一体化 技术数字化智能化管理和调度 主体 电化学储能抽水蓄能 产力持业务管理创新如：电价机制、知识产权保 输电电力配电氢能护机制 控制传输控制数字化服务创新如：辅助 管理基础服务、智能客服 主体++ 场景： 产业数字化 数字产业化 以新能为主体能源 负荷线路级、 微网级、 云大物移智链电力流 安全电能电力角色移动式等多 信息流 替代电子功能 场景储能综 主体化丰富合应用体系价值流 技术创新是中长时间尺度储能技术、短时高频储能技术、高比例可再生能源主动支撑技术。特大型交 核心驱动力直流混联电网安全高效运行技术、多元用户供需互动与能效提升技术 2024年电力信息通信 生成式大模型推动电力系统智能化发展 2024年电力信息通信 生成式人工智能，特别是大模型技术的兴起，突破了原有数据驱动方法存在的知识形式化难、模型泛化性差、重复建设率高等难题，为新型电力系统的低碳化、智能化升级开辟了新的道路 能源、银行、政务大模型落地进展最快 智能客服 设备运识助手 智能投顾智能客服检修文档生成 >2024年1月，国家电网在工作会议中强调了以人工智能为首的新一代信息技术驱动新型电力系统数智化转型的重要性， 智能投研 数字营业厅系统仿真平台 智能客服货后报告生成电力负荷预测 留能风控沉睡客户唤醒 2024年2月， 国务院国资委在“A赋能产业焕新”会议上进 高 审计助手智能客服智能营销 个性文案 图片生成 金融产品推荐 能源 银行 步指出发展新一代人工智能技术，通过大模型赋能产业生 导购赋能证券态建设的战略地位 中 场景丰富度 留能问答自动驾消维费品 设计辅助暂能库搞要生成事民熟战 写作助手。公文操写 智能回著民意速办 国务服限推美百N开产中央业企所业人工限专会 药物研发 低制造主机厂媒体政务 药企 观望学习探索可研所处阶就占速高全面推广国网第四次工作会议国资委“AI赋能产业焕新 大模型多维演进路线分析 从人机协同模式角度从Agent功能角度从技术架构演进角度 口初级形态：把AI嵌入到人的工作中：口数据驱动的Agent仅能从数值角度完State+Policy：用于感知环境状态、组 口 口中级形态：AI作为人的辅助工具；成特定任务：织策略； 高级形态：Al作为主要工具，Agent对-大模型Agent具备角色识别，规划及 人的依赖性在降低，且越来越像真人。任务拆解、记忆及知识沉淀、、工具/Questions+Action：拆解问题任务、组人的大部分用于繁琐日常工作的技能被技能使用、执行动作等能力；织行动。 AI取代，而人机协同又让个体以前90% 的弱技能被瞬间强化。 Long-temmeror AutonomousAgent 人类与A物网的三种模式 EmbeddingACoplot摄itA EADSTS Agents3t 000Agent A seeffouth 感知 State+Policy 交互 8 Questions 用户实现 LLMN ARRSEBE DOCQA Action Text2SQLRPAAPI Text2Chart LMs 训练成本？ 幻觉问题？ 电网调度控制等核心领域的应用应采取较为保守谨慎的策略 大模型将首先在能源运营领域开展落地 2024年电力信息通信EPIC 基于生成式大模型的新代行业智能知识平台 源荷预测运行控制智能运检数字运营 多尺度精准预测 智能调控设备诊断 业务智能化转型其它 报告生成 工具调用 门户呈现 智能化多样化 基于智能体驱动的智能业务配置层 业务层 语义解析知识检索多轮对话需求拆分智能推理意图识别模型集成大小协同 智层能体口 大模型多源能力Agent设计器 非结构化关系型数国数据库多模态图智能体逻辑设置知识库关联文本知识据库智能知识图谐文数据表 问答检索检素征检索工具/模型集配置版本管理 向量数据库语义检索知识沉淀短期记忆切分优化 多源异构知识模型仓库 文本数据图/视频公有云模型私有模型 文本文档量测数据图片.. GPT 文心一言 6B/7B 模型数据层 专家经验设备信息视频流智谱讯飞星火13B/14B 2024年电力信息通信 能源电力行业大模型建设路线分析新技术大会 随着通用大模型的爆发式崛起，当前社会各行业围绕大模型的行业落地方案，已逐步形成基座大模型一行业通用大 模型-业务AlAgent的大模型建设路线共识，电力大模型生态建设势在必行。 APPLICATIONS 5直接面对行业需求的智能交互应用层 专业场景下各类复杂任务的智能化目标分解执行 OPERATINGSYSTEMS&APILAYERS 4构建行业大模型智能体，面向行业现有操作系统打通上AlAgent 下游接口，以AI智能体形式赋能业务数智化转型 记忆模块规划模块技能模块动作模块 HYPER-LOCALAIMODELS 3构建行业知识库及RAG架构，开发知识检索、数据分析、 工具调用等大模型多源能力 SPECIFICAIMODELS 向量知识库多源知识数据工具AI模型库 检索增强能力检索分析调用有监各/无监督/强化学习 电力专用 2一般性大模型的二次加工（利用大量的行业语料构建微电力行业数据SFTRLHF电力领域专家 大模型 调数据集，结合专家反馈进行模型的垂直领域精调）业务微调数据集专家经验积累 电力行业评测基准DPO人在回路反馈 GENERALAIMODELS 一般性大模型（一般是大厂生产，OpenAl,Google，MS基座大模型 Baidu，讯飞，华为，开源）语义大模型视觉大模型多模态大模型 电力系统数智化中的应用场景举例新技术大会等 新型电力系统数智化转型过程中，新一代人工智能技术是其中的关键创新技术之一，其应用场景包括但不限于：新型电力系统规划与运营、场景数据增强、运行态势感知与预测、智能优化决策、业务智能化转型等 研究方向1：新型电力系统运行分析预测研究方向2：高比例新能源接入下的新型电力系统运行与控制 口场景案例： 口场景案例： 口考虑高比例新能源接入的电网动态预警与智能决策 口华中区域电力需求动态预测与社会经济分析口地区电网可靠性分析及风险管控决策， 口新型电力系统特高压直流净负荷预测与成本效益分析新型电力系统大规模多智能体仿真原型系统构建； 口新型电力系统新建风电场短期功率预测。城市配电网分布式储能优化布局及协同互动 应用口考虑不确定性和多主体博奔的综合能源系统规划。 方向 研究方向3：面向电力设备异构数据的智能检修与运维研究方向4：电力系统多元业务智能化运营 口场景案例： 口电力变压器全寿命周期管理： 口场景案例： 口电力二次设备缺陷智能诊断与辅助决策，电力企业运营指标智能交互驾驶舱， 口电网调度故障处置数据预处理与信息抽取：-语义驱动的发电设备分析工具智能调用技术， 口XX装备在线故障诊断引擎软件开发；发电厂一次设备故障树的流程自主化智能诊断平台 口输电巡检小样本场景的电力预训练基础模型研究口新型并网主体的安全风险辨识与防护技术研究，口复杂工况下的电力无人机运行管控与自主巡检。-面向电力行业的A教培及智能业财一体化平台。 10 研究方向1：新型电力系统运行分析预测 随着能源结构的优化、电力市场的开放及新能源的广泛接入，电力系统正面临前所未有的