6月20日,清華大學電機系長聘教授、青海大學副校長梅生偉在2025國家能源互聯網大會上作《人工智能賦能新型電力系統的探索》的主題演講,演講從數學角度出發,講述了深度學習在電力系統中的應用,分享了數字電力系統的概念及其在電力系統中的應用等。
他認為,新型電力系統作為國家戰略,其核心特征體現為:一是大規模風光基地的集中建設,二是依賴特高壓技術實現清潔能源的遠距離輸送。截至2023年底,我國已累計建成39條特高壓線路,年輸送清潔電量超3萬億千瓦時,堪稱工業史上的創舉。然而,高比例可再生能源接入與特高壓輸電也帶來了“雙高”(高比例新能源、高比例電力電子設備)挑戰:新能源強波動性顯著,且風光機組慣量支撐能力薄弱(光伏近乎為零,風機較弱),導致系統在量測感知、精確建模及優化調控方面面臨嚴峻困難。
對此,他講述了數字電力系統的概念,并強調了其在控制物理系統方面的優勢,面臨新型電力系統海量的仿真,詳細解釋了深度學習在增強感知、認知和決策方面的作用,并指出其主要作用于三個要素:數據、知識和決策。他認為,只要有歷史數據就可以搞訓練,揭示輸入和輸出的關系。
他表示,基于上述數字系統與增強閉環(感知-認知-決策),可將風機、光伏等發電單元接入電網模型,通過微分代數方程進行動態模擬,確保風光并網的友好性與穩定性。該模擬對算力要求極高:在針對6800種不同潮流工況下的暫態故障情景仿真中,前80%用于訓練微分代數神經網絡,剩余20%用于暫態測試。結果表明,通過訓練后可以實現高精度擬合真實系統動態,誤差顯著低于傳統方法。
然而,新能源強波動性導致系統運行風險陡增,傳統安全邊界難以精確刻畫。面對工況多變、邊界模糊、隨機性強及計算復雜等挑戰,例如高比例電力電子設備引入的不確定性,亟須構建實時動態防御能力——其核心在于“快”。為此,引入生成對抗網絡,通過生成極端場景樣本與動態對抗訓練,快速識別脆弱環節并優化安全策略,最后獲得非常快的調控方案。
最后,他總結,深度學習可以實現人工智能驅動的電力系統增強感知、增強認知和增強決策,助力新型電力系統發展。通過深度學習不斷挖掘海量數據中隱含規律,挖掘得越多,認知的越多,能做的也越多。除此之外,深度學習也將為電網調度、運行、維護人員提供更加精準的量測、更貼近實際的數學模型、更加智能高效的控制策略,大幅降低決策能耗,未來的目標是打造電力系統的數字孿生模型。
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