人工智能技術提升電能質量管理的路徑與建議

當前，我國在大力推進中國式現(xiàn)代化的過程中，能源電力安全保供重要性日益凸顯，新型電力系統(tǒng)加快構建，對電力系統(tǒng)電能質量管理提出更高的要求。人工智能技術隨著算法和算力的提升，在狀態(tài)監(jiān)測、電力調度、用能管理等方面，大幅推動了數(shù)據(jù)、算法、算力、人力等生產要素深度融合，為電能質量管理提供了新的解決方案。

電能質量管理現(xiàn)狀

構建新型電力系統(tǒng)是我國能源領域全面轉型升級面臨的重大歷史機遇，同時也是我國確保能源穩(wěn)定供應需面對的重大考驗和挑戰(zhàn)。新型電力系統(tǒng)的內涵和特征，是以確保能源電力安全為基本前提，以滿足經濟社會高質量發(fā)展的電力需求為首要目標，以高比例新能源供給消納體系建設為主線任務，以源網荷儲多向協(xié)同、靈活互動為有力支撐，以堅強、智能、柔性電網為樞紐平臺，以技術創(chuàng)新和體制機制創(chuàng)新為基礎保障的新型電力系統(tǒng)，是新型能源體系的重要組成部分和實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵載體。針對我國加快構建新型電力系統(tǒng)的具體目標，從保障電力安全供應、服務經濟社會發(fā)展、加強電能質量管理頂層設計等方面，對發(fā)電電能質量管理、輸配電電能質量管理、用電電能質量管理、信息管理、監(jiān)督管理等提出了具體要求，并明確了電能質量責任主體應當按“誰干擾，誰治理”的原則及時處理，并接受監(jiān)督管理。該辦法的出臺，意味著維護電能質量穩(wěn)定可靠是電力系統(tǒng)中“發(fā)、輸、配、用、監(jiān)”多個方面主體的共同責任。

近年來，隨著電力系統(tǒng)結構發(fā)生根本性變化，電能質量的發(fā)展面臨著多方面的挑戰(zhàn)。新能源接入方面，受風速、日照強度等自然條件的影響，風能和太陽能發(fā)電具有較強的隨機性和間歇性，同時新能源發(fā)電機組相較火力發(fā)電機組而言，系統(tǒng)慣量低，在抗擾動、維持電壓和頻率的能力方面存在不足，其接入會消耗大量無功功率，甚至破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；網絡架構方面，隨著分布式新能源滲透率的提高，需要解決雙向潮流引起的復雜的線路保護、有功無功控制以及通信等問題；電力電量時空平衡方面，由于發(fā)電側新能源發(fā)電固有的強隨機性、波動性和間歇性，在用戶側算力中心、新能源汽車、傳統(tǒng)行業(yè)實施再電氣化等因素的共同作用下，電力系統(tǒng)的電力電量時空平衡難度將顯著加大；資源優(yōu)化配置和調度方面，智能電網的資源優(yōu)化配置能力和智能調度能力，在一定程度上緩解了各種新能源發(fā)電的接入和調配等問題，且隨著“源網荷儲”一體化的程度不斷加深，系統(tǒng)對智能電網的需求也會隨之提升。

綜上，在構建新型電力系統(tǒng)背景下，電能質量管理的難點主要體現(xiàn)在系統(tǒng)慣量低、抗干擾能力低、多尺度響應需求大、能源供給不確定等方面。面臨的挑戰(zhàn)主要包括新能源資源的不確定性、設備低抗擾、弱支撐性帶來的安全隱患，以及電壓和頻率調節(jié)支撐能力弱、源荷功率波動性大、電能質量指標越限等問題。隨著人工智能技術的發(fā)展，上述問題已經得到了一定的緩解，未來人工智能技術將在日趨復雜的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮更為關鍵的作用。

人工智能發(fā)展對電能質量提升的意義

近年來，以AlphaGo和ChatGPT為代表的人工智能技術，在應對不確定性、隨機性問題方面取得飛速發(fā)展，人工智能正驅動電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的單向供電模式向智能化的要素協(xié)同模式轉變。伴隨新型電力系統(tǒng)波動性、隨機性和分散性增大，系統(tǒng)性解決源網荷儲協(xié)同互動條件下的電能質量問題成為關鍵，通過廣泛連接、以數(shù)據(jù)為基礎建立的強大平臺，在智能和價值雙驅動下，形成基于人工智能技術的電能質量管理模式。

隨著人工智能技術在電力系統(tǒng)的應用日趨廣泛，電力系統(tǒng)源網荷儲各個領域均發(fā)生了深刻變革。數(shù)字電廠在提升設備可靠性的同時，對傳統(tǒng)電力運維模式提出了新的挑戰(zhàn)，智能預測和分析技術在提高電網魯棒性的同時，引起了巡檢和調度領域的深刻變革，智慧用電管理和電動汽車的大量普及使得虛擬電廠由概念轉變?yōu)楝F(xiàn)實，快速感知和智能分析技術使儲能設備可在平抑電網波動的同時盡可能提高使用壽命。隨著電網結構的日益復雜化，人工智能技術在電能質量管理中的作用將越發(fā)突出。

電能質量數(shù)據(jù)預警診斷方面，系統(tǒng)通過智能配電網電能質量數(shù)據(jù)挖掘、智能診斷及預控技術，實現(xiàn)對變壓器和電容器等關鍵設備運行狀態(tài)的實時預警和管理，從而有效預防電能質量問題的發(fā)生。優(yōu)化電力資源調度方面，系統(tǒng)通過智能算法對電網數(shù)據(jù)的實時分析和處理，進行負荷數(shù)據(jù)的分析和預測，優(yōu)化電力調度和能量管理，提高電力系統(tǒng)的運行效率，減少能源浪費。電能質量監(jiān)測和診斷方面，系統(tǒng)基于深度學習的電表大數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，利用Pearson分析以及交叉驗證等方法進行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)電表運行狀態(tài)監(jiān)測，同時對存在的多種電能質量干擾因素進行快速檢測和準確識別，對各種擾動信號進行正確的分類。輔助決策方面，人工智能技術一方面依托強大的算力和數(shù)據(jù)積累，對當前的電力系統(tǒng)各方面狀態(tài)進行分析預測，另一方面，基于電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的趨勢分析將為電力系統(tǒng)未來規(guī)劃指明方向。

人工智能提升電能質量

管理水平的路徑和建議

近期，我國電力行業(yè)的使命是電力安全保供和推進新型電力系統(tǒng)建設，面對迅猛增長的新能源和急劇變化的電力系統(tǒng)結構，人工智能的支撐與賦能使命任重道遠。電力行業(yè)在替代化石能源和人工智能的雙重沖擊下進行變革在所難免，電能質量管理唯有在深刻理解人工智能技術的基礎上，主動作為，才能贏得先機，助力構建新型電力系統(tǒng)。

一是要加快布局和發(fā)展智能產業(yè)。積極響應能源安全新戰(zhàn)略、智能化發(fā)展新趨勢和發(fā)展新質生產力的新要求，堅定不移把數(shù)字化、智能化作為能源現(xiàn)代化建設的發(fā)展方向，能源企業(yè)要發(fā)揮科技創(chuàng)新主體作用，加快布局和發(fā)展智能產業(yè)，積極參與并加快建設一批智能算力中心，加大人工智能技術的研發(fā)和應用，加速推進實現(xiàn)電能質量的智能化管理。

二是加強源網荷儲一體化管理及功率預測。以電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定為基礎、以市場消納為導向，加強源網荷儲一體化和多能互補背景下的功率預測，不斷完善數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測工作，加大功率預測的研究力度，要對虛擬電廠、分布式光伏、微網快速發(fā)展下的發(fā)電量、負荷等進行多方面的預測和管理，提高電能質量管理的準確性和效率。

三是強化創(chuàng)新策略、應用示范和人才聚集。加大高層次人才和專業(yè)化人才的交流力度，形成從基礎前沿、技術支撐、科技創(chuàng)新、科技服務等覆蓋創(chuàng)新全鏈條的人才隊伍譜系。加大產學研用一體化推進力度，通過建立協(xié)同創(chuàng)新平臺，促進資源共享和學科間融合，加強內外部合作，共同推進人工智能技術在新型電力系統(tǒng)中的研究和應用。

四是提升人工智能輔助決策能力。以數(shù)智化發(fā)展為契機，積極培育新質生產力，促進人力資源優(yōu)化、智能技術應用和業(yè)務工作的深度融合，從數(shù)據(jù)收集與分析、狀態(tài)感知、優(yōu)化與規(guī)劃、風險識別管控、量化分析、精益化管理等多方面積極發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等新興技術，不斷強化人工智能技術在各領域的發(fā)展成果向電能質量管理進行“遷移學習”，提升人工智能決策的效率和準確性。

國電中星是一家專業(yè)的電力檢測設備廠家，密切關注人工智能電力相關動態(tài)資訊，了解更多訪問國電中星官網：www.cmfdx.com。