基于人工智能技术的新型电力系统优化运行与控制

徐雁

浙江恒力电力承装有限公司  杭州临安   311300

摘要：构建新型电力系统，是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键举措。但是随着可再生能源发电占比不断提升和新兴负荷大量接入，电力系统呈现出惯量降低、源荷失配、峰谷差增大等问题，电网的安全稳定运行面临严峻挑战。人工智能技术近年来蓬勃发展，具备强大的感知推理能力、智能决策能力以及海量数据分析能力，有助于新型电力系统实现精准建模、高效分析及智能控制，是电力系统向数字化、网络化和智能化发展的关键支撑技术。如何通过新一代人工智能及信息通信技术为新型电力系统的感知调控提供决策支持，实现电力系统各要素之间的协同控制和优化配置，值得广泛关注与深入研究。

关键词：人工智能技术；新型电力系统；运行控制；

引言

电力系统“双高”“双峰”特征凸显，面对加速推进能源清洁转型以及新能源大规模高比例并网、分布式电源和微电网接入等多重挑战，为加快能源绿色转型发展，国家提出“碳达峰、碳中和”目标及构建以新能源为主体的新型电力系统，国家电网公司明确提出大力发展风电、太阳能发电等分布式电源。构建以新能源为主体的新型电力系统，打造清洁低碳、安全高效的现代能源体系，是推动能源革命、保障能源供应安全的重要战略举措。

1新型电力系统的发展现状和面临的网络安全威胁

1）物理安全威胁：新型电力系统使用了更加先进的设备和技术，如智能传感器、可编程控制器等，这些设备和技术的安全性对系统的稳定运行至关重要。然而，这些设备和技术也面临着被物理攻击、恶意破坏的风险。2）网络安全威胁：新型电力系统基于信息化技术，将传统电力系统与网络技术相结合，提高了电网的可靠性和智能化程度。然而，这也意味着电网面临着来自网络的安全威胁，如黑客攻击、网络病毒等。3）数据安全威胁：新型电力系统需要大量的数据交换和处理，这些数据包括电力数据、用户数据、设备状态数据等。这些数据的安全性对于新型电力系统的运行至关重要，但这些数据也面临着被窃取、篡改、破坏的风险。4）供应链安全风险：新型电力系统的设备和技术需要从供应商处获得，供应商的安全性也对系统的安全性产生着直接影响。如果供应商的设备或技术存在漏洞，那么就会导致整个电力系统面临着安全威胁。5）人为因素威胁：无论是传统电力系统还是新型电力系统，人为因素都是电网安全的重要组成部分。员工的错误操作、管理人员的疏忽大意、恶意内部人员等都会对新型电力系统的安全性产生影响。

2新型电力系统优化运行与控制措施

2.1持续优化电网布局

面对新能源大规模入网产生的输送能力、调频调峰、电力电量消纳和系统稳定等问题，需要持续优化电网布局，科学规划适应新能源大力发展的智能电网，增强送受电能力，加快推进跨省跨区电力市场建设，合理安排输电通道，充分利用跨省跨区送电，解决区域性、时段性调峰需要。

2.2优化控制

源侧优化方面，由于风力及光照强度等自然条件的变化受季节、天气等因素的影响，导致电源有功出力及对电网的影响具有间歇性和随机性特征。以分布式电源并网运行与离网运行时的风险成本为目标函数，采用改进多目标粒子群算法对模型进行求解。建立新能源接入配电网的多目标配置模型，采用改进非支配排序遗传算法对模型进行求解，并对不同应用场景下新能源的最优接入容量和位置进行筛选。网侧优化方面，当前人工智能多应用于微电网优化，并常以经济指标引导柔性负荷调整实现与电网整体的决策协同。基于深度强化学习提出一种考虑源荷不确定性的动态经济调度方法，无需建模或预测，即可对源荷特性做出响应。基于售电电价周期性和波动性，利用强化学习算法求解分散式储能最优充放电策略以获取周期最大收益，同时在峰谷时段通过聚合商参与需求响应市场获取补偿收益。提出一种基于人工神经网络的数据驱动方法，利用分段线性化模型驱动方法的仿真数据，实现电气耦合系统的快速经济调度。在耦合系统的状态恢复精度和计算效率方面甚至优于二阶锥规划，并且在多周期调度问题上，有良好的可扩展性。

2.3智能感知

机制上，网络安全事件智能感知系统需要强化聚合全域网络安全态势监测预警能力，扩大态势感知范围，增强对物联终端、新型网络边界、新型第三方调度主体的安全监测分析能力，整合新型电力系统中各个主体的网络安全态势感知能力，汇聚全域网络安全数据并完成统一建模，建立统一指挥、多级调度、协同处置的网络安全监测与响应机制，构建适应新型电力系统的网络安全态势感知技术架构。同时，完善建设电力系统专用漏洞管理、恶意代码监测、运维管控并与现有的网络安全监测功能相融合，尤其在变电站和新能源场站侧强化监测感知，形成面向实战、上下贯通、全域联动、多源情报、快速响应的全天候网络安全风险感知能力。技术上，网络安全事件智能感知系统需要深化主站、厂站及分布式部署终端的信息采集广度和深度，面向新型电力系统海量设备特征指纹构建统一的安全模型库，动态监测网络设备接入和离线的状态，全面测绘网络空间实体资源和虚拟资源，为智能分析奠定丰富的数据基础。同时，基于机器学习、知识图谱、攻击溯源、网络恶意入侵诱捕等技术，采用多维安全事件数据融合技术构建智能分析模块，精准识别异常行为及攻击事件，实现安全分析从经验型向智能型的转变。

2.4加大科技研发

新型电力系统业务突破了以往各类能源条块分割的局面，具备巨大的发展空间，但同时也存在诸多政策、技术难题。从设计企业的角度看，目前及未来一段时间内，仍将为技术密集型企业。为在新型电力系统业务上取得突破，建议从技术着手，形成由技术主导和驱动的业务和服务体系，同时在巩固传统技术优势的同时，大力支持能源技术研发和信息技术研发，整合内外部资源组建相关研发序列，积极探索以核心产品拓展新型电力系统业务的新模式(例如研发新型电力系统调控平台，应用于承接的工程项目中，积累数据和口碑，通过数据分析迭代优化设计方案、提升咨询能力，通过产品口碑带动工程业务拓展)。

2.5数字化技术标准体系架

结合新型电力系统业务需求，以新型电力系统数字化技术支撑框架为依据，构建包含基础层、技术支撑层、应用层的新型电力系统数字化技术标准体系架构。基础层包括基础综合、体系架构、测试评价、规划架构等基础通用标准，位于整个体系架构最底层，对新型电力系统数字化技术标准起基础指导作用。技术支撑层包括采集、传输、存储、碳管理、安全防护五大领域分支，其中碳管理与安全防护两大分支与采集、传输、存储分支技术密切相连，支撑新型电力系统数字化技术应用层的技术标准。

结束语

展望“十四五”，要实现能源清洁、低碳转型的巨大变革，电力系统面临重大挑战。构建新型电力系统，开展能源互联网建设，实现系统的数字化、智能化升级是实现能源转型变革的有力支撑。

参考文献

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