專訪北京清大科越副總裁郭夢婕：人工智能等新一代信息技術(shù)能平抑新能源為電網(wǎng)調(diào)度平衡帶來的波動

每經(jīng)記者 周逸斐    每經(jīng)編輯 陳星    

9月7日至10日，以“轉(zhuǎn)型發(fā)展 綠色未來”為主題的2024全球能源轉(zhuǎn)型大會召開。

《每日經(jīng)濟新聞》記者注意到，能源領(lǐng)域尤其是電力領(lǐng)域的數(shù)字化變革，成為與會嘉賓的熱議話題之一，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展受到廣泛關(guān)注。在活動展臺，記者觀察發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)賦能電力領(lǐng)域也成為多家企業(yè)關(guān)注的焦點。

數(shù)字化如何賦能發(fā)售電環(huán)節(jié)？以新能源為主的新型電力系統(tǒng)給電力調(diào)控帶來哪些挑戰(zhàn)？數(shù)字技術(shù)如何提高電力調(diào)度的精準度和效率？針對這些話題，《每日經(jīng)濟新聞》（以下簡稱NBD）記者對北京清大科越副總裁、董事會秘書郭夢婕進行了專訪。

圖片來源：受訪者供圖

 

電力系統(tǒng)午間消納難、晚峰保供難、運行調(diào)節(jié)難矛盾愈發(fā)突出

NBD：國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于加強電網(wǎng)調(diào)峰儲能和智能化調(diào)度能力建設(shè)的指導(dǎo)意見》指出，推動智能化調(diào)度能力建設(shè)。在電力智能化調(diào)度系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)是如何被應(yīng)用的？它們?nèi)绾翁嵘{(diào)度的精準度和效率？

郭夢婕：大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)是當(dāng)下十分熱門的兩種技術(shù)，且已被應(yīng)用到諸多場景和業(yè)務(wù)下。

對于大數(shù)據(jù)技術(shù)來說，其主要用途為管理、處理和分析大規(guī)模、高維度、復(fù)雜和快速變化的數(shù)據(jù)，而電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)剛好符合這一特質(zhì)。

具體體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集和存儲方面。電力系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率、頻率等實時運行數(shù)據(jù)，以及設(shè)備狀態(tài)、保護信號等非電氣量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有時間顆粒度細、實時且海量的特點。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠高效地收集并存儲這些海量數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和處理提供基礎(chǔ)。

在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，則可以通過對收集到的數(shù)據(jù)進行深度分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的規(guī)律和關(guān)聯(lián)性，為電力系統(tǒng)的運行和維護提供決策支持。同時可以對設(shè)備狀態(tài)進行實時監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取措施，防止故障擴大和事故發(fā)生。

除此以外，大數(shù)據(jù)技術(shù)在實時采集電力系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)后，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運行的實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，確保數(shù)據(jù)的準確性和及時性，為基于人工智能、優(yōu)化決策等技術(shù)的后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)，提升相關(guān)業(yè)務(wù)的精度和效率。

而人工智能技術(shù)用途更加廣泛，如時序預(yù)測、分類決策、多模態(tài)大模型等。在電力系統(tǒng)中，時序預(yù)測的應(yīng)用最廣泛，大模型與決策優(yōu)化技術(shù)也在諸多場景下嶄露頭角。

具體來講，時序預(yù)測即新能源功率預(yù)測和負荷預(yù)測。二者是電力系統(tǒng)調(diào)度運行基礎(chǔ)工作的重中之重，一切決策優(yōu)化以及電網(wǎng)穩(wěn)定運行皆需要二者的精準預(yù)測。人工智能技術(shù)可以基于歷史數(shù)據(jù)和其他相關(guān)因素，如天氣、季節(jié)、消費者用電習(xí)慣等，建立時序預(yù)測模型，實現(xiàn)對未來功率、負荷變化的高精度預(yù)測。

在當(dāng)下大家普遍關(guān)注的大模型與決策優(yōu)化技術(shù)方面，由于電力系統(tǒng)中不同場景的業(yè)務(wù)規(guī)則和目標不完全一致，且模型各有差異，僅通過傳統(tǒng)的物理建模將花費大量人力物力，而利用生成式大模型可以有效預(yù)測和決策。業(yè)務(wù)人員可以通過語言描述完成輸入，AI大模型接收后，自動建立數(shù)學(xué)模型進行預(yù)測和決策，能夠有效降低模型的建設(shè)難度，實現(xiàn)“泛化”求解的全面推廣。

隨著人工智能技術(shù)的不斷完善和在電力系統(tǒng)的普及應(yīng)用，其不但能夠輔助人進行負荷和功率預(yù)測，制定更加精準的數(shù)據(jù)邊界，實現(xiàn)調(diào)度計劃的供需平衡，有效保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，還能實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨區(qū)域的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同調(diào)度，優(yōu)化電力資源的配置和利用，提高整個電力系統(tǒng)的運行效率。未來，大模型將會讓電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程更加簡化，為整個行業(yè)帶來巨大便利。

NBD：新型電力系統(tǒng)的建設(shè)對電力調(diào)度提出了新要求，這給現(xiàn)行調(diào)度運行帶來哪些挑戰(zhàn)？新形勢下的電力調(diào)度需要哪些技術(shù)？

郭夢婕：我國新型電力系統(tǒng)正在加快構(gòu)建，交直流混聯(lián)與主微網(wǎng)協(xié)同并存的新型電網(wǎng)建設(shè)全面推進，新能源保持高速發(fā)展，實現(xiàn)高水平消納。但與此同時，電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)形態(tài)、負荷特性都在發(fā)生廣泛而深刻的變化，電網(wǎng)調(diào)度運行面臨新形勢、新挑戰(zhàn)。

一方面是電源強隨機特性顯著。隨著新能源裝機快速增長，新能源出力在時間、空間維度上的隨機性、間歇性、波動性特征進一步凸顯，疊加“靜穩(wěn)無風(fēng)”“夜間無光”和易受雨雪冰凍影響的特性，電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)面臨突出挑戰(zhàn)。同時，缺乏慣量與自主電壓參考的新能源發(fā)電裝置呈現(xiàn)明顯的低抗擾性和弱支撐性，給電網(wǎng)自身的安全及運行控制也帶來挑戰(zhàn)。

另一方面是主配網(wǎng)協(xié)同管控難度大。電力系統(tǒng)逐步向“高比例可再生能源”和“高比例電力電子設(shè)備”的“雙高”方向發(fā)展，系統(tǒng)特性深刻變化。交直流、源網(wǎng)荷相互耦合，常規(guī)電源開機規(guī)模下降，電網(wǎng)頻率電壓支撐能力減弱，電網(wǎng)故障形態(tài)更為復(fù)雜，穩(wěn)定控制更為困難。

分布式光伏、儲能和有源配電網(wǎng)加快發(fā)展，與主網(wǎng)深度協(xié)調(diào)運行的模式有待完善，地、縣級電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)需求顯著增加，管理難度提升。新能源出力波動導(dǎo)致電網(wǎng)潮流日內(nèi)“潮汐式”波動，電力系統(tǒng)午間消納難、晚峰保供難、運行調(diào)節(jié)難矛盾愈發(fā)突出，正在逐漸成為常態(tài)。

針對此情況，我們認為新形勢下，作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的調(diào)度部門，需要更精準的源荷預(yù)測技術(shù)。同時，人們越來越依賴基于人工智能等新一代信息技術(shù)的源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化技術(shù)來平抑新能源為電網(wǎng)調(diào)度平衡帶來的波動。

基于虛擬電廠的新業(yè)態(tài)新模式，以及聚合調(diào)節(jié)挖掘與靈活互動技術(shù)，充分挖掘推動用戶負荷、電源、儲能等靈活資源參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)中，通過市場的價格機制引導(dǎo)其主動與調(diào)度部門互動，共同維護電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

電碳協(xié)同需要從國家層面完善市場機制設(shè)計

NBD：未來可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，智能發(fā)售電技術(shù)如何助力實現(xiàn)電力供需的精準匹配？和傳統(tǒng)發(fā)售電技術(shù)有什么區(qū)別？

郭夢婕：電網(wǎng)的安全依靠“發(fā)電、輸電、配電、用電”各個環(huán)節(jié)的協(xié)同運行，而不僅僅是“發(fā)電”。隨著可再生能源大規(guī)模接入，特別是風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電具有的隨機性和波動性，使得電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、后備容量難以精確計算，容易引起棄風(fēng)、棄光、切負荷等問題，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)發(fā)電廠難以滿足新型電力系統(tǒng)和電力市場背景下發(fā)電機組靈活運行、智能交易以及“雙碳”目標超低排放的要求。

智能發(fā)售電技術(shù)是將智能化技術(shù)手段應(yīng)用到發(fā)電、售電（交易）過程中。智能發(fā)售電以數(shù)字化信號作為載體，將電子信息、智能控制、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及經(jīng)濟學(xué)、運籌學(xué)等融合到電力生產(chǎn)與經(jīng)營中，全面提升發(fā)電運行智能化和交易決策水平。

特別是新一代人工智能（AI）技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等在負荷預(yù)測、功率預(yù)測方面的應(yīng)用，能夠進一步提升新能源發(fā)電、負荷預(yù)測精準度，有助于提升電網(wǎng)供需平衡，促進電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

此外，售電及電力營銷的智能化技術(shù)，可以構(gòu)建出更多的營銷模式，真正滿足多樣化電力需求，調(diào)動“源網(wǎng)荷儲”的協(xié)同發(fā)展，進而促進電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

NBD：電碳協(xié)同也是能源領(lǐng)域一直討論的話題，您認為該如何推動兩個市場的有效銜接，打通電碳協(xié)同“最后一公里”？電碳協(xié)同能否降低用電成本？

郭夢婕：我國的電力市場與碳市場在這幾年均有顯著發(fā)展。部分試點區(qū)域，綠色電力與碳排放之間已初步構(gòu)建起有效的轉(zhuǎn)換機制。企業(yè)通過購買綠色電力，不僅能夠滿足能源需求，還能有效抵消部分碳排放指標。但鮮有用戶可以準確闡述碳市場和綠電市場的協(xié)同關(guān)系，這正是因為同步性與互通性仍然有所欠缺。

我們認為，首先，電力市場與碳市場在市場設(shè)計與市場機制建設(shè)上需要協(xié)同推進。由國家層面統(tǒng)籌制定電碳市場融合總體目標和發(fā)展思路，完善市場機制設(shè)計，確保電力市場和碳市場在目標任務(wù)、建設(shè)時序等方面保持一致性。同時，應(yīng)加強政策調(diào)整，避免政策沖突和重復(fù)激勵，為市場融合提供堅實的政策基礎(chǔ)。

其次，市場信息互通是實現(xiàn)融合的關(guān)鍵。進一步提升市場的透明度，暢通市場信息交互通道，強化電碳市場間的公共數(shù)據(jù)信息共享，實現(xiàn)電力市場和碳市場在環(huán)境權(quán)益數(shù)據(jù)上的互聯(lián)互通與統(tǒng)一認證，加強數(shù)據(jù)信息、信用信息和監(jiān)管信息的互信共享，這些都能夠幫助市場主體在考慮環(huán)境權(quán)益時更好地進行自主決策判斷。

至于電碳協(xié)同能否降低用電成本，短期看可能沒有直接顯著的效果，畢竟額外的環(huán)境權(quán)益需求無論在綠電交易還是碳交易中，都會帶來購買方額外的成本。

但從長期來看，隨著可再生能源技術(shù)的不斷成熟和成本的進一步降低，綠電在電力市場中的份額將逐步增加。同時，碳市場的有效運行將促使高碳排機組的發(fā)電成本上升，從而推動電價結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變也將激勵用戶增加對可再生能源的利用。所以長期來講，電碳協(xié)同不僅有助于推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，還將為用戶帶來用電成本的降低。