北极星智能电网在线讯:电网调控负责实时监控电网运行状况、指挥处置各类异常情况，是保障电力系统安全稳定运行的核心环节。传统电力系统向新型电力系统转型升级过程中，电力系统的物质基础和技术基础持续变化。随着风电、光伏发电、直流输电和新能源汽车等新技术的快速发展，电源逐步呈现集中与分散式开发并举特点，电网规模不断扩大，组网方式包括交直流混联、分布式微网等多种形态，负荷差异性和互补性特点愈加明显，电网运行平衡正在从“源随荷动”向“源荷互动”转变，电网调控运行在认知水平、平衡模式、调节手段等方面面临挑战，亟须进一步运用先进技术手段，满足电网安全运行的实际需要。
应对电网调控挑战的人工智能技术
人工智能技术作为现代信息通信技术的代表，正在引发链式突破，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。人工智能呈现的深度学习、人机协同、自主操控等特征为解决电力系统调控运行相关问题、提升智能调控水平提供了新的思路和方案。有助于提升电力系统调控运行水平的相关人工智能技术如下：
电网厂站接线图智能识别技术。电网厂站接线图是调度员开展电网实时监控和处置故障的基本依据，由调度自动化系统运维人员根据厂站设计阶段使用的接线图在计算机上人工绘制。人工绘制电网厂站接线图存在工作量大、图形样式复杂、设备类型众多、维护工作烦琐等问题。该技术采用图像识别、数据增强等技术可识别厂站设计阶段使用的接线图上设备、连线、文字等元素及其排布，自动生成结构化图片描述文件，支撑从特高压到配网的复杂大电网全面调度监控。
电网运行信息智能检索技术。调控系统中的电网运行数据规模大、种类多、范围广。数据获取和分析需要专业人员编写复杂的结构化查询语句与数据库进行交互，门槛较高。该技术应用自然语言处理方法，构建调控领域运行信息检索智能体，自动生成与问题含义相同的查询语句，简化了编写专业结构化查询语句的方法，提高了数据查询和分析效率，为调控领域数据挖掘分析、调度员助手、虚拟接线员等多种人机交互场景的深化应用提供关键能力支撑。
新能源发电高精度预测技术。准确的新能源发电功率预测对电网安全运行和电力可靠供应具有重要意义。预测模型和气象预报是影响预测准确性的主要因素，在现有气象预报精度下，传统的预测方法无法精准建模，导致预测精度受限。该技术采用极度梯度提升树（XGBoost）、基于决策树的分布式梯度提升算法（LightGBM）等深度学习方法，考虑多种气象环境、地貌特征以及不同电网运行场景，构建新能源发电预测模型，提升新能源发电预测准确率，为安排电网运行方式提供更加准确的边界，为保证电能质量、合理安排发电计划提供关键技术支撑。
电网运行组织智能安排技术。电网运行组织是指在满足安全和电能质量的前提下，合理利用能源和设备，以最低的发电成本或燃料费用，保障电网电力平衡，本质上是多重约束的多目标优化问题。未来，新型电力系统面临控制设备规模快速增长、低碳化运行要求不断提高等情况，电网运行组织将会呈现高维、非线性等复杂特征。基于模型驱动的传统潮流及优化算法虽然已经成熟应用，但存在针对不确定因素建模难、大规模优化求解计算慢等问题。该技术采用“人工智能+电网潮流计算”联合驱动模式，应用强化学习技术，研究多种调节手段的高比例新能源电网运行组织强化学习交互机制，研发电网仿真模拟器，构建电网运行组织智能安排智能体，实现发电计划智能安排和电网运行方式自动调整。
开展电网调控领域人工智能技术试验应用
基于上述技术研究成果，国家电网有限公司国家电力调度控制中心统筹组织，中国电力科学研究院有限公司配合，针对公司多个区域电网及新能源发电场站的真实数据和具体场景，开展了调控领域电网厂站接线图识别、电网运行信息检索、新能源发电预测以及电网运行组织安排方面的试验应用，实现了电网调控领域人工智能技术应用水平的提升。
在电网厂站接线图识别方面，对多个典型地区、多个厂站类型、多个电压等级、多种接线方式的真实接线图进行模型训练，识别准确率可达85%。
在电网运行信息智能检索方面，对包含发电厂、变电站、电力一次设备、自动化设备等多种数据对象的电网调控领域真实语料进行智能解析，调度语言解析准确率从20%提升至80%。
在新能源发电预测方面，选取分布于华北、华中、西北等区域，覆盖戈壁、山地、平原、丘陵、海上及山地和高原叠加等多种地形的风电场及光伏电站，使用历史运行数据训练预测模型，预测准确率在现有基础上提高了1至1.5个百分点。
在优化调度方面，以我国省级电网网架和实际运行情况为蓝本，构建新型电力系统SG-126节点网络模型，并以此为研究对象，探索“人工智能+电网潮流计算”联合驱动模式，为解决无模型问题提供了新方法。在此模式下，优化计算时间极短，适应电网在线决策要求，为调控运行人员提供决策参考。
电网调控技术和人工智能技术将深度融合
在碳达峰碳中和背景下，构建新型电力系统是对传统电力系统的全方位变革。未来，电力系统调控运行将面对更大数量的控制对象、更多类型的调节手段、更为复杂的运行场景。与此同时，以人工智能为代表的数字技术创新和迭代速度将进一步加快，相关科技成果加速落地，应用场景逐渐覆盖生产、生活的方方面面，人工智能技术将成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。将人工智能技术应用于电力系统调控运行可为人工智能技术应用提供更多新场景，也可为调控运行技术注入更多发展动能，人工智能技术与调控运行应用创新将形成相互促进、螺旋上升的发展形态，对推动电网智能调控技术发展具有重要意义。
随着面向调控运行的人工智能平台架构、数据处理、通用算法和基础应用技术的深化研究，电网调控技术和人工智能技术将进一步融合，电网智能调控技术将充分发挥调控数据资源优势，形成“模型+数据”双轮驱动模式，构建数据统一、算力统筹、智能共享、安全可控的人工智能生态环境，支撑电网智能感知、交互、分析和决策，为调控运行人员提供更加全面、多元的辅助服务，为增强新型电力系统智能调控水平提供有效解决方案。
（作者单位：中国电科院）
