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、多能互補等核心功能，在落實國家戰(zhàn)略部署、支撐經(jīng)濟社會發(fā)展、服務改善民生福祉、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)展的關鍵。新形勢下，配電網(wǎng)面臨哪些機遇與挑戰(zhàn)？目前圍繞“人工智能+配電網(wǎng)”，開展了哪些探索和實踐？未來技術發(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遇和技術挑戰(zhàn)？
2024年2月29日，在第十二次集中學習會議上強調(diào)：“推進電網(wǎng)基礎設施智能化改造和智能微電網(wǎng)建設，提高電網(wǎng)對清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力，促進新質(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《關于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》要求：“推進配電網(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，肩負電力供需平衡、安全可靠供電、資源優(yōu)化配置職責的配電網(wǎng)成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關鍵。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)絡演化為多能互補配置平臺，在形態(tài)上呈現(xiàn)出分布式電源、沖擊型負荷、電力電子設備高比例接入的特點，在數(shù)理上呈現(xiàn)出電源、負荷、時空狀態(tài)不確定性的特點，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、運行工況、運營環(huán)境更加復雜。配電網(wǎng)的時變非線性、部分可觀測性、隨機不確定性，使得基于高階微分方程組的動力學模型難以全面表征系統(tǒng)運行的相空間及其動態(tài)演化規(guī)律，現(xiàn)有電網(wǎng)運行感知機制、安全認知機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蓬勃發(fā)展，正在成為驅(qū)動技術革命性突破和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的關鍵力量。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為導向，以強化電力-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)”的探索實踐進程如何，存在什么問題？
當前，學術界和產(chǎn)業(yè)界圍繞“人工智能+配電網(wǎng)”，在智能感知、智能認知和智能決策等技術領域開展了有益探索。例如，針對源荷功率預測、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，形成了較成熟的應用成果；針對電網(wǎng)輔助規(guī)劃、自主巡檢運維、知識圖譜構(gòu)建等智能認知任務，開展了技術示范驗證；針對運行調(diào)控、應急搶修、分布式能源交易等智能決策任務，進行了初步研究探索。
綜合來看，現(xiàn)有人工智能研究多基于統(tǒng)計學習理論和數(shù)據(jù)驅(qū)動范式，主要依賴于大幅提高樣本數(shù)量以降低其泛化風險，對開放、復雜、多變環(huán)境的適用性較差。然而，配電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)控、運維等核心業(yè)務場景的有效樣本數(shù)量往往有限，不僅要求降低人工智能算法在全域?qū)W習空間的統(tǒng)計泛化風險，而且要求在關鍵局部學習空間守住底線約束。這是當前限制人工智能技術規(guī)?；瘧玫囊粋€根本性問題。
為推動配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，“人工智能+”需要重點開展哪些工作，發(fā)展前景如何？
為切實發(fā)揮“人工智能+”的數(shù)乘效應，需要把握配電網(wǎng)的物理特點和業(yè)務特征，堅持系統(tǒng)思維、強化需求牽引，在基礎理論、關鍵場景和支撐體系等方面加強創(chuàng)新攻堅?；A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習器歸納偏差、災難性遺忘等問題，發(fā)展配電網(wǎng)多模態(tài)自適應學習理論，實現(xiàn)學習器在有限樣本下守住底線約束、優(yōu)化全局性能。關鍵場景層面，針對電網(wǎng)故障診斷、設備健康評價等場景中樣本分布不均、關鍵樣本稀少等問題，要突破知識引導的少樣本人工智能技術，實現(xiàn)高精度、可泛化的智能感知；針對定制化供電服務、互動問答等場景對計算結(jié)果靈活性、多樣性的需求，要突破領域知識嵌入的生成式人工智能技術，實現(xiàn)可收斂、有意義的智能認知；針對運行調(diào)度、應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化學習技術，實現(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)字基礎設施，重點突破數(shù)據(jù)貫通、算力共享與隱私保護等問題，支撐開放環(huán)境下的智能能力持續(xù)提升。圍繞這些關鍵問題，我們團隊在國家重點研發(fā)計劃、自然科學基金重點項目等支持下，提出數(shù)據(jù)-知識融合學習方法體系，構(gòu)建設備統(tǒng)一信息模型及安全接入機制，突破源網(wǎng)荷數(shù)據(jù)共享交互及云邊協(xié)同關鍵技術，研發(fā)具備分布式智能協(xié)同能力的裝備系統(tǒng)，并在設備健康體檢、智能配電站房、源荷預測控制等關鍵場景中獲得了應用推廣，為配電網(wǎng)數(shù)智化能力建設積累了經(jīng)驗。
未來，隨著新型電力系統(tǒng)加快建設，能源電力信息物理融合特征更加鮮明，信息技術驅(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。實現(xiàn)“人工智能+配電網(wǎng)”創(chuàng)新引領，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。
