PDF《人工智能在电力系统及综合能源系统中的应用综述》

人工智能在电力系统及综合能源系统中的应用综述 杨挺,赵黎媛,王成山 ( 智能电网教育部重点实验室( 天津大学) ,天津市

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7 2 ) 摘要:推进能源生产和消费革命, 构建清洁低碳安全高效的能源体系, 需要发展更加智能的新一代 电力系统及综合能源系统.

人工智能( A I ) 是当前最具颠覆性的科学技术之一, 在计算智能、 感知 智能和认知智能方面具有强处理能力.人工智能技术在电力系统和综合能源系统中的应用, 将改 变能源传统利用模式, 促进系统进一步智能化.文中主要从人工智能概述、 电力系统及综合能源系 统对人工智能的需求, 以及人工智能在能源领域中的应用几个层面进行综述和分析, 最后对人工智 能在电力系统及综合能源系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望. 关键词:人工智能;

电力系统;

综合能源系统;

机器学习 收稿日期:

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修回日期:

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2 2. 上网日期:

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2 8. 国家重点研发计划资 助项目(

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国家自然科学基金资助项目(

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天津市自然科学基金重点项 目(16JCZDJC30900) ;

国家国际科技合作专项项目(2013DFA11040).0引言 随着可再生能源的接入、 主动式负荷( 如电动汽 车等) 的灵活使用, 以及大规模区域互联, 电网已经 演进成为了巨维数的典型动态大系统.而电力系统 与燃气系统、 热力系统耦合日渐紧密, 必将形成以电 为核心的综合能源系统( i n t e g r a t e de n e r g ys y s t e m, I E S ) [

1 - 2] .对其研究所面临的首要问题是多数情况 下难以建立精确的数学模型, 或者难以单纯用数学 模型 来描述. 近年来, 各种人工智能(artificialintelligence,AI)技术, 如机器学习、 群体智能进化算 法、 模糊逻辑、 专家系统等在数据解析度、 学习力和 计算力方面有很大突破, 被应用于智能制造、 智慧医 疗等领域, 表现出喜人的应用效果[

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4 ] .国务院《 新 一代人工智能发展规划》 更是将人工智能研究确立 为国家战略[

5 ] .人工智能技术在电力及综合能源系 统中应用, 将实现智能传感与物理状态相结合、 数据 驱动与仿真模型相结合、 辅助决策与运行控制相结 合, 从而有效提升驾驭复杂系统的能力, 提高运营的 安全性和经营服务模式变革, 改变能源传统利用模 式, 推动能源革命.

2 0世纪8 0年代, 以专家系统和人工神经网络 为代表 的人工智能技术已经在电力领域得到应用[

6 - 7] , 当时也恰值人工智能研究的第二次浪潮.但 由于数据基础、 算法性能和硬件算力的限制, 其实践 效果存在着不足和缺陷.随着人工智能及相关技术 的进步, 尤其是机器学习的突破, 掀起了人工智能的 第三次浪潮, 将从广度和深度上全面推动人工智能 在电力、 能源领域应用的新进展. 但笔者在应用人工智能技术服务于能源系统的 同时, 仍然存在着诸多疑惑: 从图灵测试到进化算 法, 从专家系统到机器学习, 人工智能的波浪式发展 的原因是什么? 人工智能的下一个技术突破点在哪 里? 新一代人工智能与相关技术的发展又为电力和 综合能源系统应用带来哪些新契机? 本文据此出发, 通过对人工智能各技术的阐述、 能源系统对人工智能的需求分析, 以及新一代人工 智能技术在电力和综合能源系统中的应用梳理, 力 图解答上述问题, 以期为综合能源系统的智能化研 究与发展提供有益参考.