Lektion 8 von 8
KI & maschinelles Lernen im Netzbetrieb
Jede Technologie, die weiter vorne in diesem Track behandelt wurde — AMI, SCADA, PMUs, DER-Telemetrie — hat eines gemeinsam: Sie erzeugt enorme Datenmengen. KI und maschinelles Lernen sind im Kern die Werkzeuge, die diese Flut an Messwerten schneller in Prognosen und Entscheidungen verwandeln, als es ein Team von Ingenieuren von Hand je könnte.
Wo KI heute tatsächlich eingesetzt wird
- Lastprognose
- Vorhersage der Nachfrage Minuten, Stunden oder Tage im Voraus anhand historischer Verbrauchs-, Wetter- und Kalendermuster — eine der ältesten und ausgereiftesten Anwendungen statistischer Modellierung im Netz.
- Prognose erneuerbarer Erzeugung
- Vorhersage von Solar- und Windleistung aus Wetterdaten — das ist es, was Operatoren erlaubt, Reservekraft intelligent einzuplanen, statt Reserven 'zur Sicherheit' zu überdimensionieren.
- Vorausschauende Instandhaltung
- Nutzung von Sensordaten (Vibration, Temperatur, Ölanalyse, Teilentladung), um die verbleibende Nutzungsdauer von Transformatoren und anderen Betriebsmitteln zu schätzen, und so feste Wartungspläne durch zustandsbasierte zu ersetzen.
- Fehler- und Anomalieerkennung
- Mustererkennungsmodelle, die ungewöhnliche Spannungs-, Strom- oder PMU-Signaturen melden, die auf einen sich entwickelnden Fehler, Betriebsmittelverschleiß oder einen laufenden Cyberangriff hindeuten können.
Warum dieses Problem gut zu maschinellem Lernen passt
Netzdaten sind genau die Art von Problem, bei der maschinelles Lernen stark ist: riesige historische Datensätze, Muster, die für handgebaute Regeln zu komplex oder zu zahlreich sind, und ein klarer Wert selbst bei bescheidenen Genauigkeitsverbesserungen auf dieser Skala. Eine Lastprognose, die um ein paar Prozent genauer ist, übersetzt sich — über ein gesamtes nationales Netz angewendet — direkt in weniger verschwendete Reserveerzeugung und niedrigere Kosten.
Prognose, keine Magie
Warum das schwieriger ist als eine typische ML-Anwendung
Netz-KI steht vor Einschränkungen, die die meiste Verbraucher-KI nicht kennt: Entscheidungen müssen oft einem Operator und einer Regulierungsbehörde erklärbar sein, nicht nur korrekt (eine "Blackbox"-Empfehlung, einen Leistungsschalter auszulösen, ist schwer zu vermitteln); Modelle müssen robust gegenüber der Tatsache sein, dass sich Netzbedingungen tatsächlich über die Zeit ändern (neue DERs, neue Topologie); und Fehler haben Konsequenzen für die physische Sicherheit, nicht nur eine schlechte Empfehlung. Deshalb hat sich die Einführung von Netz-KI generell konservativ vollzogen — beginnend mit Prognose- und Beratungswerkzeugen, und nur allmählich hin zu direkter automatisierter Steuerung.
Das Wichtigste in Kürze
- KI/ML im Netz bedeutet vor allem, AMI-, SCADA-, PMU- und DER-Daten im großen Maßstab in Prognosen und Vorhersagen zu verwandeln.
- Ausgereifte Anwendungen: Lastprognose, Prognose erneuerbarer Erzeugung, vorausschauende Instandhaltung, und Anomalie-/Fehlererkennung.
- Der Wert entsteht dadurch, Muster in Daten zu finden, die das Netz ohnehin erzeugt, in einem Maßstab, den Menschen nicht manuell verarbeiten können.
- Erklärbarkeits- und Sicherheitsanforderungen bedeuten, dass Netz-KI vorsichtig eingeführt wurde, mit Prognose-/Beratungsrollen vor automatisierter Steuerung.
Weiterführende Literatur
- L. Duchesne, E. Karangelos and L. Wehenkel, “Recent developments in machine learning for energy systems reliability management,” Proceedings of the IEEE, vol. 108, no. 9, pp. 1656–1676, Sep. 2020.
- T. Hong, P. Pinson, S. Fan, H. Zareipour, A. Troccoli and R. J. Hyndman, “Probabilistic energy forecasting: Global Energy Forecasting Competition 2014 and beyond,” International Journal of Forecasting, vol. 32, no. 3, pp. 896–913, 2016.
- IEA, Digitalisation and Energy. Paris: International Energy Agency, 2017. — ein breiter, öffentlich zugänglicher Bericht über KI- und Digitalisierungstrends im gesamten Energiesektor