京东数字科技用AI做了件了不起的事

能源一向是世界经济的重要话题。自今年以来，欧佩克达成减产协议，美国对委内瑞拉持续施压，伊朗遭遇“禁油令”，俄罗斯财政部也宣布将石油出口税自6月1日起上调5.8美元，能源表现出越来越贵的态势。 然而在中国，一场另辟蹊径的能源利用创新却正在悄悄进行……

首先，我们来做一道数学题：2017，中国用掉了近6.3万亿度电，其中约4万亿度电来自燃煤发电，为此中国每年都要烧掉17亿吨煤。全国有超过1000家火电厂，如果把这些火电厂的锅炉热效率提升，一年可以节省多少煤？可以给子孙后代多发多少度电？

现在，人工智能已经告诉我们答案。

2019年3月14日，国家能源集团南宁电厂的集控室里来了很多人，有前来验收项目成果的专家鉴定组，有北京华电天仁电力控制技术有限公司和国电广西公司的领导，南宁电厂的多位领导及专工，还有心情紧张的京东数字科技Alpha电项目组成员们……

在专家的见证下，电厂集控室操作人员按照京东数字科技Alpha电算法的推荐值进行操作，一段时间后，锅炉热效率有所提高。

鉴定组的一位专家表示结果超出了预期，建议向全国范围内推广。

不能小看这0.3%-0.5%的提升，这是在火力发电技术高度成熟的基础上实现的新提升。0.5%的效率提升可以帮助一台60万千瓦火电机组一年节省燃煤3600吨，如果全国推广，每年可以为国家节约70亿元 的燃煤消耗和污染治理费。

站在一旁的京东数字科技Alpha电项目组产品经理亮亮抑制不住内心的激动，脑海中浮现着过去一年：往返北京广西多次的漫长路途，无数次客户需求的沟通，在南宁电厂一天16小时的值守，从零开始搭建的算法模型……

火力发电是我国主要的电力来源。

前无古人的试验：他们想用AI改造发电

在我国，火力发电量占据总发电量的70%以上，如何用更少的煤，发更多的电，同时排放更少的污染物，实现火力发电效率的优化，是电力行业长期以来的需求。

但这件事，很少有人用大数据和人工智能的方法去做，谁也不知道这套系统怎么设计，更何况，在已经十分成熟的发电控制系统基础上做到优化，是一个令人挠头的问题。

“无论如何，咱们得先理解火力发电的原理不是？”Alpha电项目组团队在南宁电厂蹲了两个月，每天住在电厂宿舍里，一出门就是烟囱，条件很艰苦。

“一天要和电厂不同部门、不同职能的10多个工作人员沟通”，亮亮说，他们嘴里说的都是磨煤机、锅炉、阀门这些专业用语，我们需要翻译成算法工程师能听得懂的话，方便他们了解行业，建立模型。

Alpha电项目组和京东数字科技副总裁、京东城市总裁郑宇反复讨论，结论是可不可以借助大数据和AI控制锅炉运行操作，进一步精细化燃煤发电的燃烧过程？根据锅炉工况，送入合适的煤、风，让锅炉自动调节温度和状态，实现提高运行效率、降低污染排放。

这种方法，真的是前无古人，每个人心里其实都在打鼓。

“没想到，锅炉优化问题比Alpha Go围棋问题还复杂”

与AlphaGo解决的围棋问题相比，火电燃烧优化问题更难。AlphaGo解决的围棋问题中涉及优化361个离散变量（白子、黑子、无子三个状态），然而火电锅炉燃烧优化问题中涉及上百个风门阀门的开度控制，例如某个阀门开度20%和开度22%都可能对机组运行带来非常不同的影响。

再加上锅炉不停运转磨损，运行一段时间的锅炉和之前的状态也不一样，数据也就不一样。如何在连续变量存在的情况下，精准控制锅炉运行，这是一大难点。

另一个难点，就是数据。

“Alpha Go在做第一版的时候，买了上千万的棋谱来学习，数据量十分庞大，模型可以在这些数据中得到很好的训练。但我们只能从电厂拿到两年的数据，有些数据因为机组停机还无法使用”，Alpha电项目组组长仙园介绍说。

锅炉发电的状态监测点有数千个，主要控制变量有上百个，如何用仅两年的参考数据来制定复杂的算法优化方案？需要根据真实数据构建锅炉燃烧模拟环境，不断优化。

电厂系统的专业度比较高，数据量非常大，有时候导出全量数据甚至需要花费数周时间，必要的时候甚至要请电力领域的技术专家来帮忙。

几个月时间，数据终于完成了标准化和业务逻辑的梳理，接下来，就是模型搭建、反复改进测试的阶段，这个阶段是最艰苦的。因为锅炉是一个特种设备，里面有各种各样的安全限制条件，不是说下围棋，一个人下就行了，大不了输了，锅炉有大量超温超压等安全限制条件。

亮亮对这段经历依然记忆犹新，在系统试验阶段，电厂的员工24小时3班倒，8小时换一批岗。京东数字科技的技术人员跟踪调试，每天跟两个班，16小时扎在集控室里。

“电厂是要24小时正常发电的，不能影响人们的正常生活”，仙园说，为了测试不同发电负荷的模型运行情况，我们经常下午6点以后开始测试，测到夜里十二点，发现了一个问题，现场和公司研发端的同事就要熬夜改，用最快的速度解决问题。

路阻且长，“进一步有一步的欢喜“

“你如果不去深度了解一个行业，不去了解客户的需求，搞一个简单的人工智能算法是根本解决不了问题的。我们花了一年多的时间深扎火力发电行业，就是为了将技术与行业做到最大程度的融合，帮助能源行业降低成本，增加效率”，郑宇表示。

Alpha电项目成功之后，申请了三项国家专利，还在2018年的中国人工智能峰会上获得了创新奖，京东数字科技因此奖励了项目组的每一位成员。

南宁电厂验收成功只是一个开始，如今，Alpha电项目组已经开始研发适用于更多锅炉炉型的优化模型。

“这并不是一个复制粘贴的过程，因为每一个电厂的锅炉构造都有不同“，亮亮说，拿磨煤机这件事来说，有的是“糖炒栗子”模式，用钢球磨煤机把煤磨成粉送进锅炉，还有的是辊式磨煤机，以“石磨面粉”的方式将煤粉碎。与此同时，锅炉内部的燃烧方式也大有不同 。如果在更多的电厂验证成功， AI火力发电的算法就可以充分证明其可复制性。