在全球進入數(shù)字化的時代，如何充分利用信息通信技術，建立系統(tǒng)的模型，保障電力系統(tǒng)安全、可靠、綠色、高效、智能運行，成為電力行業(yè)探索的重點。

隨著全球進入數(shù)字化時代，傳統(tǒng)的技術體系已經(jīng)無法滿足數(shù)字電網(wǎng)、智慧電網(wǎng)的建設需要，如何充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息通信技術，精準“刻畫”電力系統(tǒng)運行的復雜規(guī)律，建立從數(shù)據(jù)到知識、從知識到?jīng)Q策的電力系統(tǒng)學習模型，保障電力系統(tǒng)安全、可靠、綠色、高效、智能運行，成為電力行業(yè)探索的重點。

傳統(tǒng)“知識表達”難以滿足新型電力系統(tǒng)建設需要

隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)加快構建，大規(guī)模新能源并網(wǎng)和電力市場開放后，電力系統(tǒng)形態(tài)將發(fā)生重大變化，電力網(wǎng)絡、信息網(wǎng)絡和社會網(wǎng)絡之間的耦合關聯(lián)性顯著增強，新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出非線性、強隨機、快時變的復雜巨系統(tǒng)特點。在這種情況下，單純離線建模和仿真技術難以滿足復雜電網(wǎng)實時運行分析與精準前瞻調控的要求，同時直接運用傳統(tǒng)的調控模型與算法體系也面臨海量電力系統(tǒng)中資源分散分離和構成功能耦合及最優(yōu)快速決策等挑戰(zhàn)。

因此，構建新型電力系統(tǒng)在源網(wǎng)荷儲等環(huán)節(jié)均面臨一些急需解決的問題。其中，在源側，需提供更加靈活的接入技術和接口方法，保障大比例新能源消納;在網(wǎng)側，需建設更加快速的計算能力和調控手段，適應電力系統(tǒng)高比例電力電子化的趨勢;在荷側，需挖掘更加柔性的互動技術和溝通渠道，充分調動需求側參與系統(tǒng)調節(jié)的積極性;在儲側，需實現(xiàn)更加高效的動態(tài)平衡和優(yōu)化調劑，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制水平。

面對上述挑戰(zhàn)，融合多重“知識表達”的數(shù)字電網(wǎng)將提供較核心的技術途徑，并使電網(wǎng)作為資源配置平臺和電碳經(jīng)濟服務平臺的作用將更加突出。

數(shù)字電網(wǎng)支撐構建新型電力系統(tǒng)作用初顯

數(shù)字電網(wǎng)支撐構建新型電力系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面：

第一，數(shù)據(jù)及其測量。萬物互聯(lián)時代，無數(shù)據(jù)不決策、無數(shù)據(jù)不運營，充分進行數(shù)據(jù)采集和處理，是保障大規(guī)模新能源并網(wǎng)和消納的基本條件。其中，數(shù)據(jù)成為確保電力系統(tǒng)“可觀、可測、可控”的首要要素，也是電網(wǎng)指揮體系和決策中樞的關鍵基礎。

因此，要實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)全面可觀，必須建立在充足和有效的測量基礎上，而數(shù)字電網(wǎng)具備廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理能力。通過在電力系統(tǒng)中部署的海量傳感器，可以準確掌握電力系統(tǒng)的物理結構，從而洞悉各組成單元及整體的性能、運行方式、實時狀態(tài)、運行效率、健康狀態(tài)和環(huán)保水平。

第二，智能算法及算力的綜合應用。面向特定領域的有效智能算法與強大異構算力的有機融合，是適應電網(wǎng)新形態(tài)，滿足規(guī)劃、運行、管理新要求的重要手段。

新型電力系統(tǒng)動態(tài)行為更加復雜，對計算的準確性和快速性要求更高。其中，以新能源為主體意味著雙高(高比例、高電力電子裝備)特點明顯，由于狀態(tài)改變時序短、序列信號頻域分布廣、影響動態(tài)過程變量混雜，采用傳統(tǒng)以固定參數(shù)為核心的靜態(tài)模型對系統(tǒng)進行描述和求解比較困難，需建立適應大規(guī)模強隨機性系統(tǒng)的高性能仿真計算能力。

第三，快速協(xié)同。新型電力系統(tǒng)對快速協(xié)同能力提出了較高要求，隨著電網(wǎng)上下游主體互動加強，電網(wǎng)管理工作內容和形式將發(fā)生頻繁變化，需把握數(shù)據(jù)主線，通過提升企業(yè)數(shù)字化運營系統(tǒng)的靈活性和開放性，實現(xiàn)規(guī)劃建設、物資供應、安全生產(chǎn)、資產(chǎn)財務等全鏈條感知和全面貫通，提升業(yè)務效率，進而促進管理變革。

在常年觀測歸納和演繹的基礎上，電力行業(yè)積累了豐富經(jīng)驗、規(guī)則和知識，可描述電力基礎設施外形結構、系統(tǒng)電氣量狀態(tài)變化、拓撲連接關系等，將這些知識融入人工智能算法模型，形成數(shù)據(jù)驅動、知識引導和物理建模的新型智能算法，并用“知識表達”來刻畫數(shù)據(jù)所蘊含的規(guī)律，進而形成“人機協(xié)同”模式，這取決于構建涵蓋電力系統(tǒng)海量多源數(shù)據(jù)、算法、應用的完整“知識體系”。

數(shù)字電網(wǎng)“知識表達”體系

新型電力系統(tǒng)高維、動態(tài)、不確定性給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法難以精準完整刻畫和實時掌控龐大的電力系統(tǒng)，相比之下，數(shù)字電網(wǎng)的多重知識表達，將推動新型電力系統(tǒng)“可觀、可測、可控”成為現(xiàn)實。

通過數(shù)字電網(wǎng)的多重“知識表達”，可提取物理電網(wǎng)的特征規(guī)律，精準描述物理電網(wǎng)設備的形態(tài)、系統(tǒng)運行的趨勢、人-機-物三元空間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)對物理電網(wǎng)最優(yōu)的決策控制。

在中國工程院院士潘云鶴提出的AI 2.0知識三種表達(知識的形象表達、知識的語言表達、知識的深度神經(jīng)網(wǎng)絡表達)的基礎上，面向數(shù)字電網(wǎng)支撐的新型電力系統(tǒng)進行具象化豐富，多重“知識表達”主要有四種形式：數(shù)字電網(wǎng)知識的形象表達主要應用于描述物理電網(wǎng)設備的形態(tài);數(shù)字電網(wǎng)知識的函數(shù)表達主要應用于描述電力系統(tǒng)電氣量、非電氣量各類數(shù)據(jù)的時序變化物理規(guī)律;數(shù)字電網(wǎng)知識的語言表達主要應用于描述電力系統(tǒng)人機物環(huán)的關聯(lián)關系;數(shù)字電網(wǎng)知識的深度神經(jīng)網(wǎng)絡表達則作為一種有效的數(shù)據(jù)驅動工具，對上述三類應用實現(xiàn)補充和支撐，這樣即可形成“數(shù)據(jù)驅動、知識引導和物理建模”相互統(tǒng)一的人工智能模型。

(黃文琦系南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院人工智能與智能軟件團隊負責人;孫凌云系浙江大學計算機學院副院長;吳飛系浙江大學計算機學院教授)