هوش مصنوعی در صنعت برق کشور
پژوهشگاه نیرو در تلاش است هوش مصنوعی را به بخش تولید برق کشور وارد کرده و تحولی نو در این بخش ایجاد کند.
ناترازی انرژی و خاموشی‌های گاه و بیگاه که در برخی از موارد بدون اطلاع قبلی هم انجام می‌شود، به بحرانی جدی برای بخش‌های مختلف کشور از واحدهای تولیدی و صنعتی گرفته تا مصارف معمول مردم تبدیل شده و دلایل مختلف و متعددی هم برای پدید آمدن این چالش مطرح شده؛ از نحوه تأمین خوراک نیروگاه‌ها گرفته تا شرایط اورهال کردن و وجود برخی تجهیزات قدیمی که سهمی در رقم خوردن این شرایط دارند. عمر بالای تجهیزات نیروگاهی باعث شده تا هزینه و وقت زیادی برای پایش تجهیزات صرف شود؛ مقوله‌ای که حالا با آمدن هوش مصنوعی می‌تواند شکل و شمایل متفاوتی به آن بدهد.
هوشمندسازی و رصد دقیق فعالیت نیروگاه در بخش‌های مختلف همان کاری است که نیروگاه سیکل ترکیبی شریعتی به دنبالش است. این نیروگاه از سال 1362 در 10 کیلومتری جاده سرخس-مشهد راه‌اندازی شده و یکی از 7 نیروگاه استان خراسان رضوی محسوب می‌شود. نیروگاه ترکیبی شریعتی در زمینی به مساحت 33 هکتار فعال است و در کنار دارا بودن 6 واحد توربین گازی که هر کدام قدرت تولید 25 مگاوات برق را دارند، از ظرفیت 100 مگاواتی واحد بخار هم برخوردار است. در کنار آن، دو توربین گازی این نیروگاه در مجموع می‌توانند 246.8 مگاوات برق تولید کنند تا از این طریق نیروگاه شریعتی به ظرفیت اسمی 500 مگاوات برق برسد و به عنوان بخشی از تولیدکننده برق، شبکه توزیع استان فعالیت کند.
البته این نیروگاه در ابتدای دهه 90، دستخوش تغییر اساسی شد و از طریق مزایده، هدایت آن به دست هلدینگ انرژی پاسارگاد رسید تا از این طریق در قالب یک نیروگاه بخش خصوصی به فعالیتش ادامه دهد. این همه قصه این نیروگاه 31ساله نیست، بلکه حالا متولیانش تصمیم گرفته‌اند تا پایش آن را از حالت دستی به هوشمند تغییر دهند و این کار را هم به «مرکز پایش وضعیت هوشمند نیروگاهی» سپرده‌اند. مرکزی که از آن به عنوان مغز تحلیلگر نیروگاه یاد می‌شود، روز گذشته افتتاح شد تا از این طریق روال پایش وضعیت تجهیزات و بخش‌های مختلف نیروگاه به صورت لحظه‌ای دنبال شود.
شریفی‌ها پای کار هوشمندی صنعت برق
افتتاح «مرکز پایش وضعیت هوشمند نیروگاهی» که کارهای اجرایی آن چه در حوزه سخت‌افزار و چه نرم‌افزار به همت دانش‌بنیان‌های دانشگاه صنعتی شریف انجام شده، بهانه‌ای شد تا گروهی از خبرنگاران از بخش‌های مختلف نیروگاه بازدیدی دوساعته داشته باشند. مصطفی سیاوشی، مدیر اجرایی پروژه که به نمایندگی از دانشگاه صنعتی شریف در ابتدای این بازدید نحوه چگونگی تولید هوش مصنوعی مورد نیاز نیروگاه را این‌طور توضیح می‌دهد: «بعد از آنکه مطالعات اولیه را درباره این نیروگاه انجام دادیم، به این نتیجه رسیدیم که بررسی آنلاین را برای بخش سیکل ترکیبی نیروگاه یعنی دو بال توربین فریم 9 GE و یک واحد توربین بخار در نظر بگیریم. این سیستم هم به صورت پایلوت و برای دو بخش عملکرد و ارتعاش وضعیت این دو بخش فعال شده است.»
او درباره تجهیزات سخت‌افزاری به کار رفته برای اجرای هوش مصنوعی این مرکز می‌گوید: «بعد از بررسی‌ها به این نتیجه رسیدیم که علاوه بر استفاده از برخی سنسورهایی که بر روی توربین‌ها نصب‌اند، خودمان نیز یک‌سری سنسور جدید اضافه کنیم. با این حال برای اینکه بتوانیم از این سنسورها تست بگیریم، در دانشگاه صنعتی شریف مجموع آزمایشگاهی را ایجاد کردیم تا نحوه داده‌برداری و ذخیره داده را پیش از فاز نیروگاهی تست کنیم. در حقیقت ما یک ستاپ آزمایشگاهی را ساختیم و نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها و الگوریتم‌ها را بررسی کردیم. علاوه بر آن، بر اساس نظر تیم فنی نیروگاه، برای این ستاپ آزمایشگاهی و اصطلاحا رگ‌های داده‌برداری گواهینامه‌های معتبر هم دریافت کردیم.»
سیاوشی بخش سوم فعالیت این مرکز را مربوط به خود نیروگاه می‌داند و می‌گوید: «در نهایت بخش‌های نصب تجهیزات سخت‌افزاری هوش مصنوعی به کمک تیم فنی نیروگاه و بچه‌های دانشگاه شریف انجام شد. از آنجایی که لازم بود تا بخش‌هایی از داده مورد نیاز را از خود نیروگاه دریافت کنیم، به اصطلاح رگ‌های داده‌پردازی را در دو واحد جی 17 که همان دو واحد بخار است، نصب و کارهای مربوط به کابل‌کشی و داده‌برداری را انجام دادیم. با این کار در نهایت بحث سخت‌افزاری پروژه تمام شد و توانستیم داده‌هایی که نیاز است را یا از طریق سنسورهای خودمان و یا از طریق سیستم نیروگاه دریافت کنیم و تا حد زیادی پایگاه داده ما کامل شده است.»
گام بعدی برای راه‌اندازی این مرکز، پردازش سیگنال‌های مختلف و توسعه الگوریتم‌های مورد نیاز بود، موضوعی که به گفته مدیر اجرایی پروژه «مرکز پایش وضعیت هوشمند نیروگاهی» حالا با به دست آوردن داده‌های لازم و آنالیز آن‌ها، مرکز امکان ارائه پارامترهای مورد نیاز نیروگاه را به صورت لحظه‌ای پیدا کرده است. البته هنوز این مرکز به مرحله‌ای نرسیده که بتواند پیش‌بینی آینده را داشته باشد. مسئله‌ای که سیاوشی دلیلش را این‌طور توضیح می‌دهد: «برای اینکه پایگاه داده بتواند به خوبی کار کند و هوش مصنوعی کار لرنینگ را انجام دهد، نیاز است تا چند ماهی بخش پایگاه داده مرکز غنی شود و بعد از آن می‌توان بحث‌های مربوط به پیش‌بینی‌های مورد نیاز نیروگاه را انجام داد.»
سرمایه‌گذاری 16 میلیاردی پایش هوشمندی
عبدالخالق‌زاده، مدیرعامل نیروگاه شریعتی در گفت‌وگو با «فرهیختگان» از «مرکز پایش وضعیت هوشمند نیروگاهی» به عنوان محافظی برای نیروگاه یاد می‌کند و به «فرهیختگان» می‌گوید: «دو سه ماهی زمان می‌برد تا سامانه به صورت کامل مستقر شده و بتوانیم بفهمیم بخش هوشمند این سیستم چه تحلیل‌هایی را بر اساس داده‌ها ارائه می‌دهد. با این حال واقعیت آن است که صنعت برق کشور تا امروز خیلی اندک به سمت هوشمندسازی حرکت کرده است. یک برهه‌ای صنعت برق در چنین مسائلی جلودار بود و دلیلش هم آن بود که مشکلات کمتری از حیث نقدینگی داشت و می‌توانست نقدینگی که در اختیار دارد را صرف امور سیستمی کرده و برنامه‌ریزی راهبردی داشته باشد، اما امروز به دلیل درگیری‌هایی که دارد کمتر به این سمت آمده است.»
او نقش اقداماتی مانند پایش هوشمند فعالیت نیروگاهی را در کاهش ناترازی انرژی کشور این‌طور توضیح می‌دهد: «درباره اینکه چرا مجموعه برق کشور امروز به چنین حجمی از ناترازی رسیده، مسئولان و کارشناسان باید دست به آسیب‌شناسی دقیق این مسئله بزنند، اما آنچه مسلم است اینکه نمی‌توان عنوان کرد هوشمندسازی در حوزه پایش وضعیت بخش‌های مختلف نیروگاهی این امکان را می‌دهد که وضعیت فعالیت نیروگاه را در عرصه‌های مختلف رصد کنیم.»
به گفته این مقام مسئول برای راه‌اندازی بخش سخت‌افزار و نرم‌افزار مرکز پایش هوشمند وضعیت هوشمند نیروگاه شریعتی 16 میلیارد تومان هزینه شده و با همکاری دانشگاه صنعتی شریف راه‌اندازی شده است. اما آنچه قابل توجه است اینکه هنوز نمی‌توان درباره میزان اثرگذاری آن به صورت قطعی صحبت کرد. خانزاده در این باره می‌گوید: «باید منتظر ماند و دید که این مرکز تا چه حد می‌تواند از حوادث نیروگاهی جلوگیری کند؛ اما آنچه اهمیت دارد این است که نیروگاه‌ها بعضا به دلیل مشکلی که پیدا می‌کنند تا یک ماه هم از مدار خارج می‌شوند؛ در این شرایط دیگر خسارت بسیار سنگینی به صنعت انرژی کشور وارد می‌شود.»
خانزاده معتقد است: «نمی‌توان بحث صرفه‌جویی این سامانه را با حساب دو دو تا چهار تا انجام داد؛ چرا‌که این مرکز ریسک حوادث نیروگاهی را به شدت کاهش می‌دهد. از طرف دیگر موضوع بهره‌وری نیروگاهی را هم می‌توان ذیل همین مسئله تعریف کرد؛ چرا‌که در نهایت خروجی نیروگاه‌ها تولید برق است و وقتی به هر دلیلی از مدار خارج می‌شود، می‌تواند خسارت‌های زیادی را به کشور وارد کند. تا امروز هم حوادث مختلفی را داشته‌ایم که باعث شده تا نیروگاه از مدار خارج شود.»
صرفه‌جویی 10 درصدی با هوشمندسازی پایش
اولین گام برای راه‌اندازی مغز تحلیلگر نیروگاه برق شریعتی اردیبهشت سال گذشته از طریق تفاهم‌نامه منعقد شده با دانشگاه صنعتی شریف بسته شد. مرداد ماه امسال هم تفاهم‌نامه به قرارداد تبدیل شد تا بالاخره در مرداد ماه کارهای عملیاتی برای هوشمندسازی پایش نیروگاه از سوی شرکت دانش بنیان داده کاوان هوشمند نارگان (دیتال) برداشته شود. سید‌امیرحسین بحرینی، مدیر فنی و نظارت شرکت تولید انرژی برق شمس پاسارگاد که نیروگاه شریعتی یکی از زیرمجموعه‌های آن به شمار می‌رود هم درباره روند فعالیت این مرکز می‌گوید: «در حال جمع‌آوری دیتا برای این مرکز هستیم تا عملا هوش مصنوعی مورد استفاده به خبرگی برسد. امروز هوش مصنوعی مراحل سخت‌افزاری و نرم‌افزاری را پشت سر گذاشته، اما وقتی مرحله جمع‌آوری داده کامل شود، خبرگی هوش مصنوعی به تکمیل خواهد رسید.»
به گفته او، اکنون پایش هوشمند نیروگاه به فاز عملیاتی رسیده و مرکز به صورت کامل در مدار قرار گرفته، اما هنوز نمی‌توان آنطور که باید از آن در عرصه تکنیکال به صورت کامل بهره برد؛ چرا‌که خبرگی مرکز کامل نشده و دلیلش هم کامل نبودن داده‌های لازم است.
نکته جالب در صحبت‌های او هزینه‌های نگهداری این مرکز است. مدیر فنی و نظارت شرکت تولید انرژی برق شمس پاسارگاد می‌گوید: «طبق قراردادی که داریم، خدمات پشتیبانی این پروژه تا 3 سال رایگان بوده و بعد از این مدت، سالیانه مبلغ کمی را برای خدمات پشتیبانی آن باید شارژ کرد. مسئله مهم اینجاست که قطعا اگر این سیستم‌ها نباشند، یک چشم بینا و یک ابزار در پایش تجهیزاتمان کم می‌شود و همین مسئله می‌تواند مشکلات خودش را به همراه بیاورد.»
بحرینی می‌گوید: «هوشمندسازی پایش کمک می‌کند تا 10 درصد از خروجی‌های نابهنگام ما کمتر شوند؛ یعنی تقریبا معادل 20 هزار مگاوات ساعت در انرژی صرفه‌جویی می‌شود. با این حال از آنجایی که هزینه تولید برق به صورت یارانه‌ای تأمین می‌شود، شاید در ظاهر این میزان صرفه‌جویی رقم چندان بالایی نباشد، اما اگر ارزش واقعی برق و اثر آن را در صنعت و زندگی مردم لحاظ کنیم، 10 درصد کاهش خروجی عددی بزرگ است.»
افتتاح این مرکز حالا به نیروگاه برق شریعتی اجازه می‌دهد تا بر اساس هوش مصنوعی داده‌ها را در لحظه تجزیه و تحلیل کرده و مسئولان را از وضعیت لحظه‌ای نیروگاه در بخش‌های مختلف آگاه کند. موضوعی که پیش‌تر به صورت دستی صورت می‌گرفت و سرعت عمل را هم کاهش می‌داد. به گفته این مقام مسئول، پیش از این، باید داده‌ها را با سرعت ثانیه به ثانیه و به صورت مانیتورینگ دنبال می‌کردند، اما حالا این میزان به میلی‌ثانیه کاهش پیدا کرده و دقت تجزیه و تحلیل را هم بالا برده به طوری که حالا این امکان را دارند که هشدار خراب شدن قطعات در بخش‌های مختلف را دریافت کنند.