廖 霄，劉 亮

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510000）

1 概述

電網(wǎng)是支撐經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，電網(wǎng)的運(yùn)行和管理變得日益復(fù)雜，使得電網(wǎng)能源的調(diào)度與優(yōu)化成為一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。

基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化，旨在應(yīng)用先進(jìn)的算法和模型，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的高效、可靠與綠色。

文章著重探討人工智能在電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化中的應(yīng)用和實(shí)踐，旨在提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和能源利用率，降低運(yùn)行成本，并推動(dòng)綠色能源的發(fā)展。

圖1直觀展示了基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化的主要構(gòu)成要素和流程。

圖1 基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化框架

從發(fā)電、輸電、變電、配電到用電，以及分布式三聯(lián)供電系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)都采用了人工智能技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析與優(yōu)化，提升了電網(wǎng)的運(yùn)行效率和能源利用率，推動(dòng)了電網(wǎng)的智能與綠色發(fā)展。

2 電網(wǎng)能源管理的重要性

電網(wǎng)能源管理在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步有著深遠(yuǎn)的影響。電網(wǎng)能源管理的核心目標(biāo)是確保能源的穩(wěn)定供應(yīng)，提高能源使用效率及降低運(yùn)行成本，而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就必須對(duì)電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精確的調(diào)度與優(yōu)化。電網(wǎng)能源管理對(duì)于維護(hù)國家能源安全具有重大意義。

電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要環(huán)節(jié)，其主要目標(biāo)在于確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，同時(shí)追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化中，人工經(jīng)驗(yàn)和靜態(tài)算法常作為決策的依據(jù)，然而這種方法存在著局限性，難以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和可再生能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得愈加復(fù)雜，運(yùn)行狀態(tài)也變得更加不確定。因此，對(duì)電網(wǎng)能源的調(diào)度與優(yōu)化提出了更高的要求，需要更高水平的智能化。

3 電網(wǎng)管理中應(yīng)用人工智能的必要性

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是人工智能的蓬勃發(fā)展，為電網(wǎng)能源管理帶來了革命性的變革。人工智能能夠通過大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等手段，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)中的異常，避免電網(wǎng)故障的發(fā)生，同時(shí)優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行策略，提高能源利用率，降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙重效益。人工智能在電網(wǎng)管理中的應(yīng)用正日益成為電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的前沿和熱點(diǎn)。這一技術(shù)通過算法模型對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)與分析，能夠顯著提高電網(wǎng)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的最優(yōu)配置和運(yùn)行狀態(tài)的智能優(yōu)化。如圖2所示，人工智能能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)荷需求、能源消耗等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確預(yù)測，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)化和智能化管理。其中，深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為電網(wǎng)調(diào)度提供了科學(xué)的預(yù)測依據(jù)，有助于優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行策略、降低電網(wǎng)損耗、提升能源利用效率。

圖2 人工智能在電網(wǎng)管理中的應(yīng)用框架

此外，人工智能還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)故障的快速診斷和定位，及時(shí)處理電網(wǎng)問題，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，電網(wǎng)的異常狀態(tài)可以得到實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，從而實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電網(wǎng)中的隱患和故障，減少停電事故，提升電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和安全性。

表1梳理了電網(wǎng)管理中常見的人工智能技術(shù)，如深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等，并列舉了各項(xiàng)技術(shù)在電網(wǎng)管理中的主要應(yīng)用場景和優(yōu)勢。

表1 電網(wǎng)管理中常應(yīng)用的人工智能技術(shù)及其優(yōu)勢

結(jié)合圖2和表1可知，人工智能在電網(wǎng)管理中所起到的積極作用，不僅提升了電網(wǎng)的運(yùn)行效率，還為電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全提供了有力保障。這為電網(wǎng)行業(yè)的未來發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 核心技術(shù)

4.1 人工智能技術(shù)

在基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化領(lǐng)域中，人工智能技術(shù)是其中的核心，其通過模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)化。人工智能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、精確預(yù)測以及智能調(diào)度，從而優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。人工智能技術(shù)主要包括深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析和自然語言處理等。這些技術(shù)可以深入挖掘電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的內(nèi)在規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的智能監(jiān)控和管理。深度學(xué)習(xí)能夠通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，形成對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的準(zhǔn)確預(yù)測模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。機(jī)器學(xué)習(xí)通過對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，可以快速檢測電網(wǎng)中的異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)故障的快速定位和處理。

4.2 電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化

電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要目的是確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，同時(shí)追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

在這一過程中，必須平衡供需關(guān)系，調(diào)節(jié)不同能源資源的輸入，優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式，以達(dá)到能源消耗的最小化和運(yùn)行成本的最低。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化中，人工經(jīng)驗(yàn)和靜態(tài)的算法常常成為決策依據(jù)，這種方法存在局限性，不能適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和可再生能源的大量接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，運(yùn)行狀態(tài)越來越不確定，因此，對(duì)電網(wǎng)能源的調(diào)度與優(yōu)化提出了更高的要求。這種復(fù)雜性和不確定性要求電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化具有更高的智能化水平。利用人工智能技術(shù)，電網(wǎng)能源調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)更為精確和快速的決策，優(yōu)化算法能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整，更好地適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需求。

5 應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

5.1 應(yīng)用前景

基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的持續(xù)發(fā)展和社會(huì)對(duì)綠色、可持續(xù)能源需求的不斷增長，人工智能將在電網(wǎng)能源管理領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，幫助實(shí)現(xiàn)更為高效、智能及可持續(xù)的電網(wǎng)運(yùn)行。

人工智能將推動(dòng)電力系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)。通過人工智能，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確預(yù)測，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速定位和處理，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。人工智能還能優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行模式，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，為實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

人工智能將助力可再生能源的大規(guī)模接入。對(duì)于風(fēng)能、太陽能等可再生能源，由于其產(chǎn)出具有極高的不確定性和不穩(wěn)定性，這給電網(wǎng)運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。通過人工智能，可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測可再生能源的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)其更為靈活和精確的調(diào)度，促進(jìn)可再生能源與傳統(tǒng)能源的協(xié)同運(yùn)行，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。人工智能還將推動(dòng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)電力的高效、安全及可靠供應(yīng)，滿足未來復(fù)雜、多元化的用電需求。

5.2 挑戰(zhàn)與對(duì)策

基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化雖然展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，但在實(shí)際的推廣應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全問題。電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性在很大程度上依賴于海量、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。而在實(shí)際運(yùn)行中，由于各種原因，獲取到的數(shù)據(jù)可能存在缺失、噪聲及不一致等問題，這將嚴(yán)重影響人工智能模型的性能。同時(shí)，數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)及傳輸過程中還可能面臨數(shù)據(jù)安全和隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)，這需要電力企業(yè)采取有效的數(shù)據(jù)保護(hù)措施。

（2）模型的通用性和適應(yīng)性問題。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性，開發(fā)出來的人工智能模型可能在一個(gè)特定的場景下表現(xiàn)優(yōu)異，但在其他場景下則難以適應(yīng)。因此，如何開發(fā)出具有良好通用性和適應(yīng)性的模型，以適應(yīng)電力系統(tǒng)的多樣性和動(dòng)態(tài)性，是當(dāng)前面臨的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

（3）技術(shù)更新?lián)Q代的問題。人工智能是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域，新的理論、方法及技術(shù)層出不窮。而電力系統(tǒng)作為國家和社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，其更新?lián)Q代的周期通常較長。如何在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的快速更新?lián)Q代，是需要重點(diǎn)考慮和解決的問題。

6 結(jié)束語

人工智能與電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化的結(jié)合，開創(chuàng)了電力領(lǐng)域的新局面，為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。在此背景下，文章深入探討了基于人工智能的電網(wǎng)能源調(diào)度與優(yōu)化的重要性、應(yīng)用前景與存在的挑戰(zhàn)，分析了其在實(shí)際應(yīng)用中的效果和價(jià)值，旨在為能源轉(zhuǎn)型提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。