一種支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(diào)度員軟件技術
1. 痛點問題
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)運行方式時變性和復雜性日益增強,運行專家難以把握電網(wǎng)安全運行的特征和規(guī)律,極大的增加了電網(wǎng)運行風險和控制難度。在傳統(tǒng)的調(diào)度機制中,一方面,運方人員人工選擇典型的運行方式,通過離線電力系統(tǒng)分析程序,計算電網(wǎng)潮流,分析電網(wǎng)穩(wěn)定性,制定電網(wǎng)安全運行邊界,進而人工歸納形成“年度運行方式手冊”,來長期指導電網(wǎng)運行;另一方面,調(diào)度員將上述運行規(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),進而對電網(wǎng)進行調(diào)度和控制,以求在安全邊界內(nèi)達到最優(yōu)運行點。
然而傳統(tǒng)的調(diào)度機制存在問題,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。主要問題歸納如下:
第一,極端運行方式下不安全:電網(wǎng)運行方式多變,離線規(guī)則可能不滿足極端運行方式的安全要求。
第二,常規(guī)運行方式下經(jīng)濟性差:受能力和時間所限,運方人員離線制定運行規(guī)則時,僅分析典型運行方式,規(guī)則形成后長期使用,相對粗放,缺乏精益化管控,導致電力網(wǎng)絡資源利用率低。
第三,隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)、需求響應的逐步實現(xiàn),運行邊界頻繁變化,不確定性增強。
第四,電力系統(tǒng)運行受到其他系統(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,微氣象直接影響風電、光伏等新能源的出力;對于需求側,微氣象直接影響工業(yè)負荷、智能樓宇、電動汽車等的負荷功率。因此,微氣象系統(tǒng)通過影響發(fā)電負荷水平,進而影響電力系統(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)度機制已經(jīng)無法適應新的形勢。因此,亟需研究支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(diào)度員軟件的關鍵技術,通過人工智能、深度學習等信息領域與能源領域的交叉研究,突破支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(diào)度員的基礎理論瓶頸,從實際電力系統(tǒng)出發(fā)(物理維),立足現(xiàn)有調(diào)度機制,基于在線運行方式,采用模型驅動的安全評估方法(模型驅動),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,通過機器學習訓練數(shù)據(jù)驅動的電力系統(tǒng)在線安全評估模型(數(shù)據(jù)驅動),形成電力系統(tǒng)安全運行知識圖譜(知識維),以代替運方的“年度運行方式手冊”。
2. 解決方案
本成果提出了一種支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(diào)度員技術,包括可再生電源的數(shù)據(jù)驅動電壓頻率響應特性建模方法、用于暫態(tài)穩(wěn)定預測的失穩(wěn)樣本主動生成方法、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估方法、結合深度學習和仿真計算的暫態(tài)穩(wěn)定嚴重故障篩選方法、考慮運行約束的調(diào)整潮流生成方法等關鍵技術,開發(fā)了支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(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,以人工智能和機器學習為手段,構建電力系統(tǒng)安全運行知識圖譜,從而將“專家智能”離線制定粗放運行規(guī)則的模式,變革為“人工智能”在線發(fā)現(xiàn)精細運行規(guī)則的模式,逐步代替運方的“年度運行方式手冊”,保證復雜電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。
3. 合作需求
尋求應用場景和資源對接,應用場景和業(yè)務能覆蓋斷面規(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,同時具有一定的技術開發(fā)能力、市場推廣資源和現(xiàn)場工程實施經(jīng)驗,能與現(xiàn)有團隊形成合力,通過信息領域與能源領域的交叉研究,突破支撐復雜電網(wǎng)斷面發(fā)現(xiàn)的智能機器調(diào)度員軟硬件難題。為保障項目實施質(zhì)量和進度要求,擬合作團隊需通過ISO9001質(zhì)量管理體系認證,且是國家高新技術企業(yè)。期望通過合作,全面開展產(chǎn)品和服務的推廣銷售。
清華大學
2023-03-03