一種支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員軟件技術(shù)
1. 痛點(diǎn)問題
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)運(yùn)行方式時變性和復(fù)雜性日益增強(qiáng),運(yùn)行專家難以把握電網(wǎng)安全運(yùn)行的特征和規(guī)律,極大的增加了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險和控制難度。在傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制中,一方面,運(yùn)方人員人工選擇典型的運(yùn)行方式,通過離線電力系統(tǒng)分析程序,計(jì)算電網(wǎng)潮流,分析電網(wǎng)穩(wěn)定性,制定電網(wǎng)安全運(yùn)行邊界,進(jìn)而人工歸納形成“年度運(yùn)行方式手冊”,來長期指導(dǎo)電網(wǎng)運(yùn)行;另一方面,調(diào)度員將上述運(yùn)行規(guī)則作為安全邊界(安全約束),輸入能量管理系統(tǒng)(Energy Management System,EMS),進(jìn)而對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度和控制,以求在安全邊界內(nèi)達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)。
然而傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制存在問題,近年來國內(nèi)外頻繁發(fā)生的大停電事故也說明了這一點(diǎn)。主要問題歸納如下:
第一,極端運(yùn)行方式下不安全:電網(wǎng)運(yùn)行方式多變,離線規(guī)則可能不滿足極端運(yùn)行方式的安全要求。
第二,常規(guī)運(yùn)行方式下經(jīng)濟(jì)性差:受能力和時間所限,運(yùn)方人員離線制定運(yùn)行規(guī)則時,僅分析典型運(yùn)行方式,規(guī)則形成后長期使用,相對粗放,缺乏精益化管控,導(dǎo)致電力網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。
第三,隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)、需求響應(yīng)的逐步實(shí)現(xiàn),運(yùn)行邊界頻繁變化,不確定性增強(qiáng)。
第四,電力系統(tǒng)運(yùn)行受到其他系統(tǒng)影響,電力系統(tǒng)安全已經(jīng)演變成為一個多系統(tǒng)、多因素綜合分析問題。以微氣象系統(tǒng)為例,對于發(fā)電側(cè),微氣象直接影響風(fēng)電、光伏等新能源的出力;對于需求側(cè),微氣象直接影響工業(yè)負(fù)荷、智能樓宇、電動汽車等的負(fù)荷功率。因此,微氣象系統(tǒng)通過影響發(fā)電負(fù)荷水平,進(jìn)而影響電力系統(tǒng)安全。因此,隨著電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的關(guān)系日益緊密,電力系統(tǒng)安全評估時需要考慮其他系統(tǒng)(例如微氣象系統(tǒng))的影響。
綜上所述,傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制已經(jīng)無法適應(yīng)新的形勢。因此,亟需研究支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員軟件的關(guān)鍵技術(shù),通過人工智能、深度學(xué)習(xí)等信息領(lǐng)域與能源領(lǐng)域的交叉研究,突破支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員的基礎(chǔ)理論瓶頸,從實(shí)際電力系統(tǒng)出發(fā)(物理維),立足現(xiàn)有調(diào)度機(jī)制,基于在線運(yùn)行方式,采用模型驅(qū)動的安全評估方法(模型驅(qū)動),形成海量電力系統(tǒng)安全評估仿真樣本(數(shù)據(jù)維);再以這些樣本為基礎(chǔ),通過機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)驅(qū)動的電力系統(tǒng)在線安全評估模型(數(shù)據(jù)驅(qū)動),形成電力系統(tǒng)安全運(yùn)行知識圖譜(知識維),以代替運(yùn)方的“年度運(yùn)行方式手冊”。
2. 解決方案
本成果提出了一種支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員技術(shù),包括可再生電源的數(shù)據(jù)驅(qū)動電壓頻率響應(yīng)特性建模方法、用于暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測的失穩(wěn)樣本主動生成方法、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估方法、結(jié)合深度學(xué)習(xí)和仿真計(jì)算的暫態(tài)穩(wěn)定嚴(yán)重故障篩選方法、考慮運(yùn)行約束的調(diào)整潮流生成方法等關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)了支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員軟件。該軟件用“人工智能”代替“專家智能”,以電力系統(tǒng)安全評估產(chǎn)生的海量仿真數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)為手段,構(gòu)建電力系統(tǒng)安全運(yùn)行知識圖譜,從而將“專家智能”離線制定粗放運(yùn)行規(guī)則的模式,變革為“人工智能”在線發(fā)現(xiàn)精細(xì)運(yùn)行規(guī)則的模式,逐步代替運(yùn)方的“年度運(yùn)行方式手冊”,保證復(fù)雜電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3. 合作需求
尋求應(yīng)用場景和資源對接,應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)能覆蓋斷面規(guī)模眾多的大省如浙江、廣東等,并且有與輸電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的大中型企業(yè)有合作經(jīng)驗(yàn),同時具有一定的技術(shù)開發(fā)能力、市場推廣資源和現(xiàn)場工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn),能與現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)形成合力,通過信息領(lǐng)域與能源領(lǐng)域的交叉研究,突破支撐復(fù)雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機(jī)器調(diào)度員軟硬件難題。為保障項(xiàng)目實(shí)施質(zhì)量和進(jìn)度要求,擬合作團(tuán)隊(duì)需通過ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證,且是國家高新技術(shù)企業(yè)。期望通過合作,全面開展產(chǎn)品和服務(wù)的推廣銷售。
清華大學(xué)
2023-03-03