AI高水平应用解析:强化学习如何赋能工厂节能减排

“我从人类那里领到了一个很复杂的节能的任务,他们给我投喂了厂里存着的旧数据,让我想象出一个接近真实世界的决策环境,然后自己跟虚拟环境打交道,目的是学会控制生产流程中的某一个或几个节点,找到最优策略。在一些任务上我可表现得比PID老大哥好,咱就是说,厂里的节能减排从此有了新的明星技术。”

——一个强化学习智能体的内心os

自“十一五”以来,国务院在每个五年规划期均制定节能减排综合工作方案,并鼓励发展有利于节能减排的装备创新、工艺技术创新和服务创新等。在过去二十年里,我国在工业节能方面取得了显著成绩。

但眼下距离2030年实现碳达峰的目标只有不到10年,工业能源消费量占全社会能源消费总量的65%左右,工业上先进节能技术的普及率平均不到30%,电力、钢铁、建材、化工、交通等行业还面临高耗能、高排放的问题,节能减排压力依然很大。


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于工业企业而言,能效提升意味着:在同等能源消耗情况下创造更大的产值,降低成本释放利润,降低单位产值能耗与排放。在服务工业企业的过程中,智能决策解决方案供应商南栖仙策发现:创新的数据驱动强化学习技术可应用在实际生产的控制优化中,解决以往人为操作或PID控制无法避免的不标准、不精确、滞后性、难协同等问题,从而达到提升能效的目的。

具体到某一案例中,南栖仙策用强化学习“收服”了燃煤锅炉这样的能耗大户。数据统计,燃煤发电锅炉和工业锅炉消耗全国年耗煤量的约2/3。

火电厂应用南栖数据驱动强化学习技术,优化锅炉减温水控制,达到了节省燃煤、保护设备的效果,且随着策略持续迭代优化,节能效果越来越好,能效进一步提高。

火电生产全流程来看,除了提高控制精准度,南栖还曾通过强化学习对磨煤机、循环水泵进行优化,实现大滞后控制和全局节能调整,具体可见《2022强化学习控制白皮书》。

燃煤发电锅炉和工业锅炉能效提升来看,这套强化学习控制优化解决方案具有跨行业的通用性,成为钢铁、化工、建材等行业企业均可参考采取的实用举措,其创新性和有效性已得到验证。

推进工业能效提升,是降低工业领域碳排放、实现碳达峰碳中和目标的重要途径,人工智能技术义不容辞,应在工业节能降碳方面发挥更加有力的作用。

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