中國儲能網(wǎng)訊：配電網(wǎng)是電網(wǎng)向城鄉(xiāng)用戶供電的重要環(huán)節(jié)，具有電能配送、源荷平衡、多能互補(bǔ)等核心功能，在落實(shí)國家戰(zhàn)略部署、支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、服務(wù)改善民生福祉、推動能源綠色轉(zhuǎn)型等方面發(fā)揮著重要作用。當(dāng)前，在分布式可再生能源場站和新能源汽車爆發(fā)式增長的背景下，配電網(wǎng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級勢在必行，“人工智能+”將成為推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。新形勢下，配電網(wǎng)面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？目前圍繞“人工智能+配電網(wǎng)”，開展了哪些探索和實(shí)踐？未來技術(shù)發(fā)展方向和前景如何？帶著這些問題，與國家電網(wǎng)公司中國電科院院士盛萬興進(jìn)行了深入的交流。
配電網(wǎng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型過程中，面臨哪些新的政策機(jī)遇和技術(shù)挑戰(zhàn)？
2024年2月29日，在第十二次集中學(xué)習(xí)會議上強(qiáng)調(diào)：“推進(jìn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能化改造和智能微電網(wǎng)建設(shè)，提高電網(wǎng)對清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力，促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展”；3月5日，在十四屆全國人大二次會議上提出：“開展‘人工智能+’行動，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”；國家發(fā)改委、能源局近日印發(fā)的《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》要求：“推進(jìn)配電網(wǎng)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打造智慧融合的新型配電系統(tǒng)”。黨和國家高度重視新型電力系統(tǒng)數(shù)智轉(zhuǎn)型和新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，為推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展指明了方向。
近年來，分布式電源和電動汽車呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的態(tài)勢，肩負(fù)電力供需平衡、安全可靠供電、資源優(yōu)化配置職責(zé)的配電網(wǎng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。然而，海量分布式新能源的接入，使配電網(wǎng)由單一電能配送網(wǎng)絡(luò)演化為多能互補(bǔ)配置平臺，在形態(tài)上呈現(xiàn)出分布式電源、沖擊型負(fù)荷、電力電子設(shè)備高比例接入的特點(diǎn)，在數(shù)理上呈現(xiàn)出電源、負(fù)荷、時空狀態(tài)不確定性的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況、運(yùn)營環(huán)境更加復(fù)雜。配電網(wǎng)的時變非線性、部分可觀測性、隨機(jī)不確定性，使得基于高階微分方程組的動力學(xué)模型難以全面表征系統(tǒng)運(yùn)行的相空間及其動態(tài)演化規(guī)律，現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行感知機(jī)制、安全認(rèn)知機(jī)理與管控決策體系等一系列問題面臨重大挑戰(zhàn)。與此同時，以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，正在成為驅(qū)動技術(shù)革命性突破和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量。為構(gòu)建數(shù)字化、智能化、生態(tài)化的新質(zhì)生產(chǎn)力形態(tài)，迫切需要以高水平科技自立自強(qiáng)為導(dǎo)向，以強(qiáng)化電力-信息深度融合為支撐，以“人工智能+”賦能賦效為抓手，來研究解決配電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)。
目前圍繞“人工智能+配電網(wǎng)”的探索實(shí)踐進(jìn)程如何，存在什么問題？
當(dāng)前，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界圍繞“人工智能+配電網(wǎng)”，在智能感知、智能認(rèn)知和智能決策等技術(shù)領(lǐng)域開展了有益探索。例如，針對源荷功率預(yù)測、電網(wǎng)狀態(tài)估計、作業(yè)視頻安監(jiān)、客服語義解析等智能感知任務(wù)，形成了較成熟的應(yīng)用成果；針對電網(wǎng)輔助規(guī)劃、自主巡檢運(yùn)維、知識圖譜構(gòu)建等智能認(rèn)知任務(wù)，開展了技術(shù)示范驗(yàn)證；針對運(yùn)行調(diào)控、應(yīng)急搶修、分布式能源交易等智能決策任務(wù)，進(jìn)行了初步研究探索。
綜合來看，現(xiàn)有人工智能研究多基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論和數(shù)據(jù)驅(qū)動范式，主要依賴于大幅提高樣本數(shù)量以降低其泛化風(fēng)險，對開放、復(fù)雜、多變環(huán)境的適用性較差。然而，配電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)控、運(yùn)維等核心業(yè)務(wù)場景的有效樣本數(shù)量往往有限，不僅要求降低人工智能算法在全域?qū)W習(xí)空間的統(tǒng)計泛化風(fēng)險，而且要求在關(guān)鍵局部學(xué)習(xí)空間守住底線約束。這是當(dāng)前限制人工智能技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用的一個根本性問題。
為推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，“人工智能+”需要重點(diǎn)開展哪些工作，發(fā)展前景如何？
為切實(shí)發(fā)揮“人工智能+”的數(shù)乘效應(yīng)，需要把握配電網(wǎng)的物理特點(diǎn)和業(yè)務(wù)特征，堅(jiān)持系統(tǒng)思維、強(qiáng)化需求牽引，在基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵場景和支撐體系等方面加強(qiáng)創(chuàng)新攻堅(jiān)?；A(chǔ)理論層面，針對多維異質(zhì)數(shù)據(jù)和時空耦合特征帶來的學(xué)習(xí)器歸納偏差、災(zāi)難性遺忘等問題，發(fā)展配電網(wǎng)多模態(tài)自適應(yīng)學(xué)習(xí)理論，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)器在有限樣本下守住底線約束、優(yōu)化全局性能。關(guān)鍵場景層面，針對電網(wǎng)故障診斷、設(shè)備健康評價等場景中樣本分布不均、關(guān)鍵樣本稀少等問題，要突破知識引導(dǎo)的少樣本人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、可泛化的智能感知；針對定制化供電服務(wù)、互動問答等場景對計算結(jié)果靈活性、多樣性的需求，要突破領(lǐng)域知識嵌入的生成式人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可收斂、有意義的智能認(rèn)知；針對運(yùn)行調(diào)度、應(yīng)急管控等場景對決策結(jié)果安全性、可靠性的需求，要突破物理知識約束的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可解釋、魯棒化的智能決策。支撐體系層面，要充分結(jié)合配電網(wǎng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，重點(diǎn)突破數(shù)據(jù)貫通、算力共享與隱私保護(hù)等問題，支撐開放環(huán)境下的智能能力持續(xù)提升。圍繞這些關(guān)鍵問題，我們團(tuán)隊(duì)在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等支持下，提出數(shù)據(jù)-知識融合學(xué)習(xí)方法體系，構(gòu)建設(shè)備統(tǒng)一信息模型及安全接入機(jī)制，突破源網(wǎng)荷數(shù)據(jù)共享交互及云邊協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)具備分布式智能協(xié)同能力的裝備系統(tǒng)，并在設(shè)備健康體檢、智能配電站房、源荷預(yù)測控制等關(guān)鍵場景中獲得了應(yīng)用推廣，為配電網(wǎng)數(shù)智化能力建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。
未來，隨著新型電力系統(tǒng)加快建設(shè)，能源電力信息物理融合特征更加鮮明，信息技術(shù)驅(qū)動新質(zhì)生產(chǎn)力構(gòu)建和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展作用更加凸顯。實(shí)現(xiàn)“人工智能+配電網(wǎng)”創(chuàng)新引領(lǐng)，將對發(fā)展分布式新能源、開辟科技創(chuàng)新新賽道、構(gòu)建能源產(chǎn)業(yè)新格局產(chǎn)生重要價值。
