風(fēng)/光資源具有較強(qiáng)的時(shí)空關(guān)聯(lián)性。風(fēng)/光功率預(yù)測精度的提升依賴于對可用氣象信息的充分挖掘，依據(jù)單一時(shí)刻、單一地點(diǎn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)風(fēng)/光功率預(yù)測技術(shù)，忽略了氣象變化的時(shí)空關(guān)聯(lián)特性，未能實(shí)現(xiàn)對可用氣象信息的充分利用。對于不同時(shí)間、空間尺度上的風(fēng)/光功率預(yù)測問題，需借助先進(jìn)的智能化學(xué)習(xí)手段，充分利用與預(yù)測對象相關(guān)聯(lián)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)大數(shù)據(jù)，在時(shí)間與空間維度上擴(kuò)展模型可用的氣象數(shù)據(jù)，建立氣象—功率的高維映射模型，提升風(fēng)/光功率預(yù)測的精度。亟待開展基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)大數(shù)據(jù)時(shí)空關(guān)聯(lián)性的多尺度風(fēng)/光功率預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)研究。

風(fēng)/光預(yù)測的不確定性增加了電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)/光消納的難度。如何在調(diào)度的不同層級、不同階段考慮可再生能源出力的不確定性，并有效管控風(fēng)險(xiǎn)，以確保電力系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)的消納可再生能源，需要對各個調(diào)度環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，而足夠精確的預(yù)測和對風(fēng)險(xiǎn)的可知可控方可保證調(diào)度機(jī)構(gòu)敢用這個結(jié)果，目前亟待突破考慮預(yù)測不確定性的風(fēng)/光發(fā)電跨區(qū)多級優(yōu)化調(diào)度與風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行水平和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，促進(jìn)可再生能源消納。基于預(yù)測結(jié)果及其概率分布特征，研究隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評估方法，支撐多層級調(diào)度決策，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控，促進(jìn)風(fēng)/光消納。亟待開展考慮風(fēng)/光預(yù)測不確定性的多級優(yōu)化調(diào)度與風(fēng)險(xiǎn)防控的關(guān)鍵技術(shù)研究。

項(xiàng)目圍繞上述科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)，開展多時(shí)空尺度功率預(yù)測和調(diào)度技術(shù)研究，項(xiàng)目預(yù)期將突破風(fēng)電/光伏中長期(年/月)電量預(yù)測、短期(0—6天)和超短期(0—4小時(shí))功率預(yù)測技術(shù)，提出考慮預(yù)測不確定性的調(diào)度決策和風(fēng)險(xiǎn)防控方法;研發(fā)覆蓋全國的中長/短/超短期一體化預(yù)測系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度與緊急控制決策系統(tǒng)，并在國網(wǎng)、南網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)等9個調(diào)度機(jī)構(gòu)建立示范工程。

項(xiàng)目從基礎(chǔ)理論研究、核心系統(tǒng)研發(fā)到典型應(yīng)用示范全方位布局，將產(chǎn)出一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際先進(jìn)水平的重大成果，探索出一條適合我國資源稟賦和電力系統(tǒng)特點(diǎn)的風(fēng)電光伏預(yù)測以及調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行靈活性和可再生能源消納能力的有效提升，推動智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，支撐能源結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型和能源消費(fèi)革命。項(xiàng)目具有廣闊的市場前景和巨大的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益。項(xiàng)目成果將顯著提升我國新能源功率預(yù)測精度及應(yīng)用水平，提升我國大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)消納水平，促進(jìn)我國新能源健康發(fā)展。

構(gòu)建電網(wǎng)智能全景系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)安全運(yùn)行的實(shí)時(shí)分析和精準(zhǔn)控制

——互聯(lián)大電網(wǎng)高性能分析和態(tài)勢感知技術(shù)

我國已形成世界上規(guī)模最大的交直流互聯(lián)電網(wǎng)，電力電子設(shè)備和新能源大量接入，導(dǎo)致電網(wǎng)動態(tài)特性復(fù)雜、安全穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)增加，客觀上對在線安全穩(wěn)定分析提出了更高要求，包括更加準(zhǔn)確的狀態(tài)感知、更加高效的仿真手段和更加智能的分析評估。

目前電網(wǎng)面臨的三大挑戰(zhàn)

目前基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)匹配性不足、無法在線進(jìn)行電力電子特性分析以及單純仿真模式難以滿足電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)掌控的時(shí)效性要求。這給當(dāng)前在線分析技術(shù)帶來了新的三大挑戰(zhàn)：

1.新能源波動和負(fù)荷特性變化使得電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備模型參數(shù)呈現(xiàn)明顯時(shí)變特征，當(dāng)前在線分析沿用傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法和離線仿真模型，制約了分析的準(zhǔn)確性。

2.現(xiàn)代中國電網(wǎng)已重構(gòu)為交直流互聯(lián)電網(wǎng)，電力電子化特征愈發(fā)凸顯，電網(wǎng)穩(wěn)定特性從機(jī)電暫態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)混合過程，目前在線分析采用機(jī)電暫態(tài)仿真，無法進(jìn)行大電網(wǎng)在線電磁仿真，難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)動態(tài)特性分析需要。

3.當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和安全穩(wěn)定性快速變化，目前在線分析采用周期掃描和事件觸發(fā)的仿真計(jì)算模式，耗時(shí)5—15分鐘，難以滿足電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)掌控的時(shí)效性要求，亟須研究信息驅(qū)動的大電網(wǎng)在線運(yùn)行態(tài)勢感知與趨勢預(yù)測技術(shù)。綜上，為保障當(dāng)前交直流互聯(lián)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，研究互聯(lián)大電網(wǎng)高性能分析和態(tài)勢感知技術(shù)，提升在線仿真分析能力，發(fā)展信息驅(qū)動的智能化分析模式，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的在線綜合安全穩(wěn)定分析，意義重大。

通過人工智能技術(shù)保障電網(wǎng)安全運(yùn)行

國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心副主任、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“互聯(lián)大電網(wǎng)高性能分析和態(tài)勢感知技術(shù)”負(fù)責(zé)人張曉華介紹，本項(xiàng)目核心目標(biāo)是研發(fā)在線綜合動態(tài)安全穩(wěn)定智能評估系統(tǒng)，拓展研究智能全景系統(tǒng)理論方法體系，構(gòu)建電網(wǎng)智能全景系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)安全運(yùn)行的實(shí)時(shí)分析和精準(zhǔn)控制提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。支持運(yùn)行狀態(tài)一體化實(shí)時(shí)精準(zhǔn)感知，在線潮流有功最大誤差不大于2%;支持異構(gòu)元件集測辨校正，實(shí)現(xiàn)與實(shí)測錄波擬合度90%以上;實(shí)現(xiàn)在線超實(shí)時(shí)機(jī)電—電磁混合仿真，電網(wǎng)規(guī)模20000節(jié)點(diǎn)和16回直流，10秒物理過程8秒計(jì)算完成;支持基于遠(yuǎn)程終端單元RTU/同步相量量測裝置PMU等海量數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定評估及趨勢預(yù)測，正常態(tài)更新周期小于30秒，故障態(tài)小于2秒。

本項(xiàng)目擬解決科學(xué)問題為“信息驅(qū)動的復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空動力學(xué)行為智能認(rèn)知理論”，用于解決基于信息進(jìn)行復(fù)雜大電網(wǎng)動態(tài)特性分析和認(rèn)知的問題，通過引入人工智能技術(shù)從海量信息中認(rèn)知系統(tǒng)動態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知模式從傳統(tǒng)基于模型的因果分析轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛畔⒌年P(guān)聯(lián)分析。涉及的關(guān)鍵技術(shù)難題及解決方法：

關(guān)鍵技術(shù)1：“復(fù)雜電網(wǎng)基礎(chǔ)信息的時(shí)空特性感知與融合校正技術(shù)”，用于解決在線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模型準(zhǔn)確性不高的問題。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)誤差修正方面，通過匯集時(shí)間評估、統(tǒng)一時(shí)鐘構(gòu)建、時(shí)空關(guān)聯(lián)分析和誤差智能校正提升在線數(shù)據(jù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多元基礎(chǔ)信息的一體化實(shí)時(shí)感知;在關(guān)鍵參數(shù)在線校正方面，通過運(yùn)行信息融合分析和關(guān)鍵環(huán)節(jié)辨識，校正影響仿真精度的關(guān)鍵參數(shù)，提升模型在線應(yīng)用的有效性。

關(guān)鍵技術(shù)2：“面向電力電子化電網(wǎng)的高性能機(jī)電—電磁混合仿真技術(shù)”，解決當(dāng)前在線計(jì)算無法支持電磁特性分析的問題。需要在當(dāng)前離線技術(shù)基礎(chǔ)上，解決仿真精度、仿真速度和仿真初始化3個關(guān)鍵問題。